ما هي الطاقة البديلة؟

Send

في السنوات الأخيرة ، كانت الطاقة البديلة محل اهتمام ونقاش مكثف. بفضل التهديد الذي يمثله تغير المناخ ، وحقيقة أن متوسط درجات الحرارة العالمية يستمر في الارتفاع عامًا بعد عام ، فقد ازدادت الرغبة في العثور على أشكال من الطاقة التي ستقلل من اعتماد البشرية على الوقود الأحفوري والفحم وغير ذلك من الطرق الملوثة.

في حين أن معظم مفاهيم الطاقة البديلة ليست جديدة ، إلا أن القضية أصبحت ملحة في العقود القليلة الماضية. وبفضل التحسينات في التكنولوجيا والإنتاج ، انخفضت تكاليف معظم أشكال الطاقة البديلة بينما زادت الكفاءة. ولكن ما هي الطاقة البديلة ، وما هي احتمالية تحولها إلى التيار الرئيسي؟

تعريف:

بطبيعة الحال ، هناك بعض الجدل حول معنى "الطاقة البديلة" وما الذي يمكن تطبيقه عليه. من ناحية ، يمكن أن يشير المصطلح إلى أشكال الطاقة التي لا تزيد من البصمة الكربونية للبشرية. في هذا الصدد ، يمكن أن تشمل أشياء مثل المنشآت النووية ، والطاقة الكهرومائية ، وحتى أشياء مثل الغاز الطبيعي و "الفحم النظيف".

من ناحية أخرى ، يستخدم المصطلح أيضًا للإشارة إلى ما يعتبر حاليًا طرقًا غير تقليدية للطاقة - مثل الطاقة الشمسية والرياح والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية والإضافات الحديثة الأخرى. يستبعد هذا النوع من التصنيف طرقًا مثل الطاقة الكهرومائية ، التي كانت موجودة منذ أكثر من قرن وبالتالي فهي شائعة جدًا في مناطق معينة من العالم.

عامل آخر هو أن مصادر الطاقة البديلة تعتبر "نظيفة" ، مما يعني أنها لا تنتج ملوثات ضارة. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يشير هذا إلى ثاني أكسيد الكربون ولكن أيضًا انبعاثات أخرى مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين وغيرها. ضمن هذه المعايير ، لا تعتبر الطاقة النووية مصدرًا للطاقة البديلة لأنها تنتج نفايات مشعة شديدة السمية ويجب تخزينها.

ومع ذلك ، في جميع الحالات ، يُستخدم المصطلح للإشارة إلى أشكال الطاقة التي ستحل محل الوقود الأحفوري والفحم كشكل سائد لإنتاج الطاقة في العقود القادمة.

أنواع الطاقة البديلة:

بالمعنى الدقيق للكلمة ، هناك أنواع عديدة من الطاقة البديلة. مرة أخرى ، تصبح التعريفات جزءًا من نقطة الخلاف ، وقد تم استخدام المصطلح في الماضي للإشارة إلى أي طريقة كانت تعتبر غير سائدة في ذلك الوقت. لكن تطبيق المصطلح على نطاق واسع ليعني بدائل الفحم والوقود الأحفوري ، يمكن أن يشمل أيًا أو كلًا مما يلي:

الطاقة الكهرومائية: يشير هذا إلى الطاقة الناتجة عن السدود الكهرومائية ، حيث يتم توجيه المياه المتساقطة (أي الأنهار أو القنوات) عبر جهاز لتدوير التوربينات وتوليد الكهرباء.

الطاقة النووية: الطاقة التي يتم إنتاجها من خلال تفاعلات الانشطار البطيء. تقوم قضبان اليورانيوم أو العناصر المشعة الأخرى بتسخين الماء لتوليد البخار ، والذي بدوره يدير التوربينات لتوليد الكهرباء.

الطاقة الشمسية: يتم تسخير الطاقة مباشرة من الشمس ، حيث تقوم الخلايا الكهروضوئية (تتكون عادة من ركيزة السليكون ، وترتيبها في صفائف كبيرة) بتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية. في بعض الحالات ، يتم تسخين الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس لإنتاج الكهرباء أيضًا ، والتي تعرف باسم الطاقة الشمسية الحرارية.

قوة الرياح: الطاقة المولدة من تدفق الهواء ، حيث يتم لف توربينات الرياح الكبيرة بواسطة الرياح لتوليد الكهرباء.

الطاقة الحرارية الجوفية: الطاقة الناتجة عن الحرارة والبخار الناتج عن النشاط الجيولوجي في قشرة الأرض. في معظم الحالات ، يتكون هذا من أنابيب يتم وضعها في الأرض فوق المناطق النشطة جيولوجيًا لتوجيه البخار عبر التوربينات ، وبالتالي توليد الكهرباء.

طاقة المد والجزر:الطاقة المولدة بواسطة أحزمة المد والجزر الواقعة حول الشواطئ. هنا ، تتسبب التغيرات اليومية في المد والجزر في تدفق المياه ذهابًا وإيابًا عبر التوربينات ، لتوليد الكهرباء التي يتم نقلها بعد ذلك إلى محطات الطاقة على طول الشاطئ.

الكتلة الحيوية: يشير هذا إلى الوقود المستمد من النباتات والمصادر البيولوجية - مثل الإيثانول ، الجلوكوز ، الطحالب ، الفطريات ، البكتيريا - التي يمكن أن تحل محل البنزين كمصدر للوقود.

هيدروجين: الطاقة المستمدة من العمليات التي تنطوي على غاز الهيدروجين. يمكن أن يشمل ذلك المحولات الحفازة ، حيث يتم تفتيت جزيئات الماء وإعادة توحيدها بواسطة التحليل الكهربائي ؛ خلايا وقود الهيدروجين ، حيث يتم استخدام الغاز لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي أو تسخينها واستخدامها لتدوير التوربينات ؛ أو الاندماج النووي ، حيث تندمج ذرات الهيدروجين في ظروف محكومة لإطلاق كميات لا تصدق من الطاقة.

الطاقة البديلة والمتجددة:

في كثير من الحالات ، تكون مصادر الطاقة البديلة متجددة أيضًا. ومع ذلك ، فإن المصطلحات ليست قابلة للتبادل تمامًا ، نظرًا لأن العديد من أشكال الطاقة البديلة تعتمد على مورد محدود. على سبيل المثال ، تعتمد الطاقة النووية على اليورانيوم أو العناصر الثقيلة الأخرى التي يجب استخراجها.

وفي الوقت نفسه ، تعتمد كل من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمد والجزر والحرارة الأرضية والطاقة الكهرومائية على مصادر متجددة بالكامل. أشعة الشمس هي أكثر مصادر الطاقة وفرة على الإطلاق ، وعلى الرغم من أنها محدودة بالطقس والأنماط النهارية ، فهي معمرة - وبالتالي لا تنضب من وجهة نظر الصناعة. كما أن الرياح ثابتة بفضل دوران الأرض وتغير الضغط في غلافنا الجوي.

تطوير:

حاليا ، لا تزال الطاقة البديلة في مراحلها الأولى. ومع ذلك ، تتغير هذه الصورة بسرعة ، بسبب مزيج من الضغط السياسي والكوارث البيئية في جميع أنحاء العالم (الجفاف والمجاعة والفيضانات ونشاط العواصف) ، والتحسينات في تكنولوجيا الطاقة المتجددة.

على سبيل المثال ، اعتبارًا من عام 2015 ، كانت احتياجات العالم من الطاقة لا تزال توفرها في الغالب مصادر مثل الفحم (41.3٪) والغاز الطبيعي (21.7٪). شكلت الطاقة الكهرومائية والنووية 16.3٪ و 10.6٪ على التوالي ، بينما شكلت "مصادر الطاقة المتجددة" (أي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية وما إلى ذلك) 5.7٪ فقط.

وهذا يمثل تغييرا كبيرا عن عام 2013 ، عندما بلغ الاستهلاك العالمي للنفط والفحم والغاز الطبيعي 31.1٪ و 28.9٪ و 21.4٪ على التوالي. شكلت الطاقة النووية والطاقة الكهرومائية 4.8٪ و 2.45 ، بينما شكلت المصادر المتجددة 1.2٪ فقط.

بالإضافة إلى ذلك ، كان هناك زيادة في عدد الاتفاقات الدولية بشأن الحد من استخدام الوقود الأحفوري وتطوير مصادر الطاقة البديلة. وتشمل هذه التوجيهات المتعلقة بالطاقة المتجددة التي وقع عليها الاتحاد الأوروبي في عام 2009 ، والتي حددت أهداف استخدام الطاقة المتجددة لجميع الدول الأعضاء لعام 2020.

في الأساس ، نص الاتفاق على أن الاتحاد الأوروبي يفي بما لا يقل عن 20 ٪ من إجمالي احتياجاته من الطاقة بالطاقة المتجددة بحلول عام 2020 ، وأن 10 ٪ على الأقل من وقود النقل الخاص بهم يأتي من مصادر متجددة بحلول عام 2020. وفي نوفمبر من عام 2016 ، قامت المفوضية الأوروبية بمراجعة هذه الأهداف ، التي تنص على أن ما لا يقل عن 27 ٪ من احتياجات الاتحاد الأوروبي من الطاقة تأتي من مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2030.

في عام 2015 ، اجتمعت اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (UNFCCC) في باريس للتوصل إلى إطار لتخفيف غازات الاحتباس الحراري وتمويل الطاقة البديلة التي ستدخل حيز التنفيذ بحلول عام 2020. وقد أدى ذلك إلى اتفاقية باريس ، التي اعتمد في 12 ديسمبر 2015 وفتح باب التوقيع عليه في 22 أبريل (يوم الأرض) 2016 في مقر الأمم المتحدة في نيويورك.

كما لوحظت العديد من الدول والدول ريادتها في مجال تطوير الطاقة البديلة. على سبيل المثال ، في الدنمارك ، توفر طاقة الرياح ما يصل إلى 140٪ من طلب الدولة على الكهرباء ، مع توفير الفائض للدول المجاورة مثل ألمانيا والسويد.

بفضل موقعها في شمال المحيط الأطلسي والبراكين النشطة ، حققت آيسلندا اعتمادًا بنسبة 100٪ على الطاقة المتجددة بحلول عام 2012 من خلال مزيج من الطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية. في عام 2016 ، أدت سياسة ألمانيا للتخلص التدريجي من الاعتماد على النفط والطاقة النووية إلى وصول البلاد إلى معلم في 15 مايو 2016 - حيث جاء ما يقرب من 100 ٪ من طلبها على الكهرباء من مصادر متجددة.

كما خطت ولاية كاليفورنيا خطوات رائعة من حيث اعتمادها على الطاقة المتجددة في السنوات الأخيرة. في عام 2009 ، جاء 11.6 في المائة من جميع الكهرباء في الولاية من موارد متجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية ومنشآت الطاقة الكهرمائية الصغيرة. بفضل البرامج المتعددة التي تشجع على التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة ، زاد هذا الاعتماد إلى 25٪ بحلول عام 2015.

بناءً على المعدلات الحالية للتبني ، تعد الآفاق طويلة الأجل للطاقة البديلة إيجابية للغاية. وفقًا لتقرير عام 2014 الصادر عن وكالة الطاقة الدولية (IEA) ، ستمثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية والطاقة الحرارية الشمسية 27 ٪ من الطلب العالمي بحلول عام 2050 - مما يجعلها أكبر مصدر وحيد للطاقة. وبالمثل ، أشار تقرير عام 2013 حول طاقة الرياح إلى أنه بحلول عام 2050 ، يمكن أن تمثل الرياح ما يصل إلى 18 ٪ من الطلب العالمي.

كما تدعي توقعات الطاقة العالمية لعام 2016 التي أصدرتها الوكالة الدولية للطاقة أنه بحلول عام 2040 ، فإن الغاز الطبيعي والرياح والشمس سوف يتفوق على الفحم والنفط كمصادر سائدة للطاقة. والبعض يذهب حتى إلى حد القول - بفضل التطورات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية والرياح وطاقة الاندماج - سيصبح الوقود الأحفوري عفا عليه الزمن بحلول عام 2050.

كما هو الحال مع جميع الأشياء ، كان اعتماد الطاقة البديلة تدريجياً. ولكن بفضل المشكلة المتزايدة لتغير المناخ والطلب المتزايد على الكهرباء في جميع أنحاء العالم ، أصبح معدل استخدام الأساليب النظيفة والبديلة أسيًا في السنوات الأخيرة. في وقت ما خلال هذا القرن ، قد تصل البشرية إلى درجة أن تصبح محايدة للكربون ، وليس لحظة مبكرة!

لقد كتبنا العديد من المقالات حول الطاقة البديلة لمجلة الفضاء. إليكم ما هي الأنواع المختلفة للطاقة المتجددة ؟، ما هي الطاقة الشمسية ؟، كيف يعمل توربين الرياح ؟، هل يمكن أن يعمل العالم بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح؟ ، من أين تأتي الطاقة الحرارية الأرضية؟ والتسويات تؤدي إلى صفقة تغير المناخ.

إذا كنت ترغب في مزيد من المعلومات حول الطاقة البديلة ، فاطلع على محاصيل الطاقة البديلة في الفضاء. وإليك رابط لتقنيات الطاقة البديلة للتحكم في تغير المناخ.

لقد سجلنا أيضًا حلقة من علماء الفلك حول كوكب الأرض. استمع هنا ، الحلقة 51: الأرض.

مصادر: