ما هي الطاقة المتجددة؟

بالعربي/ هل الطاقة المتجددة أفضل من الوقود الأحفوري “القذر”؟

تأتي الطاقة المتجددة من مصادر تتجدد بشكل طبيعي ، مثل الشمس والرياح. مصادر الطاقة التقليدية ، مثل الفحم والنفط ، محدودة وعندما يتم حرقها ، تطلق الكربون في شكل ثاني أكسيد الكربون والميثان – وهما من الغازات الدفيئة التي تساهم بشكل كبير في تسريع تغير المناخ العالمي . من ناحية أخرى ، فإن الطاقة المتجددة إما أنها لا تنبعث منها الكربون أو أنها متعادلة الكربون ، مما يعني أنها تمتص نفس القدر من الكربون الذي تنبعث منه.

لماذا الطاقة المتجددة مهمة؟

يعتبر الاستفادة من مصادر الطاقة المتجددة تطوراً جديداً نسبياً في تاريخ إنتاج الطاقة البشرية. استخدم أسلاف الإنسان الأوائل الخشب لتوليد الطاقة الحرارية ، ثم تحولوا إلى الفحم ، وهو وقود ذو كثافة طاقة أعلى ، كما تم تلخيصه في الكتاب المدرسي ” تاريخ كامبردج العالمي ” (Cambridge University Press ، 2015). يعمل النفط البترولي الآن على تغذية غالبية صناعة النقل في العالم ، بما في ذلك السيارات والطائرات والقوارب والقطارات ، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA).

يُطلق على الفحم والنفط والغاز الطبيعي اسم “الوقود الأحفوري” لأن المنتجات تتشكل على مدى آلاف السنين حيث أدت الحرارة والضغط إلى تحويل البقايا المتحجرة للنباتات والحيوانات الميتة المحبوسة تحت الأرض ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الإيرلندية . 

يؤدي حرق الوقود الأحفوري ، كما هو الحال في محطات الطاقة أو السيارات ، إلى إطلاق الكربون المحتجز تحت الأرض في الغلاف الجوي. يعد اعتماد البشرية على الوقود الأحفوري سببًا رئيسيًا لتغير المناخ بسبب الكميات الكبيرة من الكربون الذي يتدفق منه الوقود الأحفوري في الغلاف الجوي أثناء احتراقه.

لا يعمل الوقود الأحفوري على تسريع تغير المناخ العالمي فحسب ، بل إن الإمداد محدود ، لذا فهو ليس مصدرًا مستدامًا للطاقة. تتجه الصناعات والبلدان والأفراد في جميع أنحاء العالم الآن إلى مصادر الطاقة المتجددة ، التي إما لا تنتج الكربون لتوليد الطاقة أو تكون محايدة للكربون ، لتقليل مساهمة البشرية في تغير المناخ والمساعدة في التأكد من أن كوكبنا لديه طاقة للمستقبل.

أنواع الطاقة المتجددة

فيما يلي بعض مصادر الطاقة المتجددة الأكثر شيوعًا ، وبعض المخاوف بشأنها:

شمسي

تتضمن الطاقة الشمسية تحويل إشعاع الشمس إلى حرارة محاصرة ، ثم استخدام تلك الحرارة لتوليد تفاعل كيميائي أو إدامته ، أو توليد الكهرباء ، وفقًا لموسوعة بريتانيكا . يمكن تحقيق ذلك من خلال الألواح الشمسية الكهروضوئية أو عن طريق تركيز الطاقة الشمسية الحرارية ، والتي تتيح تخزين الحرارة المولدة من الشمس لحين الحاجة إلى الطاقة.  

على الرغم من أن الطاقة الشمسية مجانية ، إلا أنها ليست متاحة دائمًا – فالشمس لا تشرق في الليل ، والتي غالبًا ما تتزامن مع ذروة الطلب على الطاقة ، وفقًا لجامعة كالجاري . لهذا السبب ، يعتمد مصير الطاقات المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على تطوير بطاريات تخزين فعالة .

هناك أيضًا مخاوف بيئية بشأن الطاقة الشمسية لأن بعض المواد الكيميائية المستخدمة في تصنيع الألواح الشمسية سامة للبيئة ، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة . ينص موقع الوكالة على الإنترنت على أن “بعض الأنظمة الحرارية الشمسية تستخدم سوائل يحتمل أن تكون خطرة لنقل الحرارة. تسرب هذه المواد يمكن أن يكون ضارًا بالبيئة.”الإعلانات

ريح

توربينات الرياح هي طواحين هواء عملاقة ذات شفرات ضخمة تدفعها الرياح. أثناء دوران الشفرات ، تقوم بتدوير مولد ، مما ينتج عنه كهرباء. ومع ذلك ، فإن الجماعات البيئية والعلماء قلقون بشأن تأثير توربينات الرياح على الطيور والخفافيش المحلية. 

وفقًا لمراجعة عام 2015 نُشرت في مجلة Renewable and Sustainable Energy Reviews ، فإن توربينات الرياح تقتل الخفافيش والطيور عندما تطير في شفرات التوربينات الهائلة. قدرت مراجعة نشرت عام 2013 في مجلة Renewable Energy أن توربينات الرياح قتلت ما يقدر بنحو 20 ألف طائر في الولايات المتحدة في عام 2009 ، بينما قتلت محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري حوالي 14 مليون طائر في ذلك العام.

كما أن إنتاج الكهرباء من الرياح لا يمكن الاعتماد عليه بنسبة 100٪ لأنه يعتمد على ما إذا كانت الرياح تهب أم لا ، وحتى في المناطق الأكثر رياحًا يمكن أن يكون هناك هدوء الرياح.

الطاقة الكهرومائية

هناك عدد من الطرق التي يمكن من خلالها استخدام المياه لتوليد الطاقة. على سبيل المثال ، يمكن توليد الطاقة من خلال التدفق الحر للمياه في نهر أو مجرى ، أو من المياه المنبعثة من سد بارتفاع أعلى ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. عندما تتدفق المياه ، فإنها تدير التوربينات التي تولد الكهرباء. التخزين بالضخ هو طريقة أخرى للطاقة الكهرومائية تتضمن ضخ المياه في السد على ارتفاع أعلى خلال فترات خارج الذروة ثم إطلاقها لنقل الطاقة إلى شبكة الكهرباء عندما يكون هناك طلب كبير. 

ومع ذلك ، فإن السدود والخزانات الكبيرة تأتي مع مخاوف بيئية خاصة بها ، حيث أن هذه الأجزاء الكبيرة من البنية التحتية تغير بشكل كبير تدفق المياه وتؤثر على النظم البيئية المحلية ، وفقًا لمنظمة American Rivers ، وهي منظمة غير ربحية تعمل على تعزيز الحفاظ على النهر. على سبيل المثال ، تم بناء سد إيتايبو ، وهو سد لتوليد الطاقة الكهرومائية عبر نهر بارانا بين باراغواي والبرازيل ، في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي وأدى إلى خسارة بنسبة 70٪ في التنوع البيولوجي في موطن النهر المحيط ، وفقًا لما قاله أستاذ جامعة ولاية ميتشيغان إميليو موران. وكالة الأنباء الألمانية دويتشه فيله في يونيو 2020. 

لكن ماذا عن أكبر مسطح مائي على كوكبنا؟ على الرغم من أن المحيط يحتوي على وفرة من طاقة الأمواج ، فإن تحديد وبناء محطة طاقة فعالة في بيئة المياه المالحة التي لا ترحم يمثل تحديات لوجستية ومالية ضخمة. ومع ذلك ، يعمل الباحثون والمهندسون على تطوير واختبار أنظمة جديدة لالتقاط الطاقة بهدف إيجاد طريقة فعالة لتسخير طاقة أمواج المحيط ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية . 

الحرارة الأرضية

هناك طريقتان رئيسيتان للاستفادة من الطاقة الموجودة تحت سطح الأرض. 

تُستخدم إحدى الطرق ، المعروفة باسم المضخة الحرارية الجوفية ، لتدفئة أو تبريد المنازل والمباني الأخرى. يعمل هذا النظام من خلال الاستفادة من درجات الحرارة على بعد بضعة أقدام فقط تحت الأرض حيث تكون مستقرة نسبيًا من 50 إلى 60 درجة فهرنهايت (10 إلى 16 درجة مئوية) ، وفقًا لمعهد دراسة البيئة والطاقة . يتم دفن الأنابيب المملوءة بالمياه بين 30 إلى 100 قدم (9 إلى 30 مترًا) تحت الأرض ومتصلة بمضخة على مستوى السطح تقوم بتدوير المياه عبر الأنابيب. في المناخات ذات الطقس البارد ، حيث يتم ضخ المياه عبر الأنابيب الدافئة الموجودة في الأرض إلى الأنابيب الأكثر برودة في المنزل ، فإنها تطلق الطاقة على شكل حرارة ، والتي تتبدد في المبنى ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. تسعة من كل عشرة منازل في أيسلندا تقوم بتدفئة منازلهم باستخدام هذه الطريقة ، وفقًا لـهيئة الطاقة الوطنية في أيسلندا . يمكن أيضًا استخدام المضخات الحرارية الأرضية للمساعدة في تبريد المباني في المناخات الأكثر دفئًا حيث تكون درجة حرارة الأرض تحت الأرض أبرد من درجة حرارة الهواء. 

يوجد تحت سطح الأرض خزانات من المياه الحارقة تحت ضغط شديد من أطنان الصخور أعلاه. طريقة أخرى لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية تستخدم الآبار العميقة للوصول إلى هذه المياه. عندما يرتفع الماء الساخن إلى السطح (مدفوعًا بانخفاض الضغط) يتحول إلى بخار يخلق قوة كافية لتشغيل توربينات محطة توليد الطاقة ، على غرار آلية محطة الطاقة التي تعمل بالفحم. تنتج هذه الفتحات الحرارية الأرضية العميقة غازًا أقل سمية إلى حد كبير وانبعاثات كربونية أقل بنسبة 99٪ من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة .

وقود حيوي

يُعرِّف معهد دراسة البيئة والطاقة ، وهو منظمة غير ربحية تعمل على تعزيز الطاقة المستدامة ، الكتلة الحيوية بأنها “كائنات حية أو ميتة مؤخرًا وأي منتجات ثانوية لتلك الكائنات ، نباتية أو حيوانية. ويُفهم المصطلح عمومًا على أنه يستبعد الفحم والنفط وغيرها من المخلفات الأحفورية للكائنات الحية ، وكذلك التربة “. تمتص منتجات الكتلة الحيوية هذه الطاقة والكربون خلال حياتها ثم يتم حرقها للوقود ، على غرار الوقود الأحفوري ، أو تحويلها إلى وقود سائل.

يعد الوقود الحيوي ، أو الطاقة الناتجة عن حرق الكتلة الحيوية ، أحد خيارات الطاقة المتجددة الأكثر إثارة للجدل بسبب اعتماده على المزارع والغابات والنظم البيئية الأخرى كمصادر للكتلة الحيوية. على سبيل المثال ، تقوم أكبر صناعات الوقود الحيوي الزراعي بتحويل المحاصيل مثل قصب السكر وفول الصويا إلى طاقة بدلاً من بيع المحاصيل كغذاء. لكن الزراعة صناعة كثيفة الكربون ، مما يعني أن أنواع الوقود الحيوي ليست صديقة للبيئة تمامًا. كما أن استخدام المحاصيل الغذائية لإنتاج الوقود الحيوي يهدد أيضًا الأمن الغذائي حيث تؤثر محاصيل الوقود الحيوي على أسعار المحاصيل الغذائية وتوفرها ، وفقًا لتقرير الناتو لعام 2010 .  Advertisement

هل الطاقة المتجددة أرخص أم أغلى من أشكال الطاقة التقليدية؟

في الربع الأول من عام 2020 ، شكلت مصادر الطاقة المتجددة 28٪ من توليد الكهرباء في العالم ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية ، وهي منظمة حكومية دولية مستقلة. ومع ذلك ، لا يزال الفحم والغاز يمثلان الدعائم الأساسية العالمية ، حيث يمثلان 60٪ من إمدادات الكهرباء العالمية.

كان أحد العوائق الرئيسية أمام امتصاص الطاقة المتجددة هو ثمنها ، ولكن مع نضوج هذه التقنيات ، انخفضت تكاليفها بشكل كبير. بين عامي 2010 و 2019 ، انخفضت تكلفة تكنولوجيا الألواح الشمسية بنسبة 82٪ ، تلاها تركيز الطاقة الشمسية بنسبة 47٪ ، والرياح البرية بنسبة 40٪ ، والرياح البحرية بنسبة 29٪ ، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) ، وهي منظمة حكومية دولية. .

حقق أكثر من نصف القدرة المتجددة المضافة في عام 2019 تكاليف كهرباء أقل من توليد الفحم الجديد ، كما أن مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الجديدة تقوض أرخص المحطات القائمة التي تعمل بالفحم ، وفقًا لتقرير IRENA لعام 2019 .

هل يمكن لمصادر الطاقة المتجددة أن تحل محل الوقود الأحفوري؟

بالنظر إلى مدى اعتماد الإنسانية على الوقود الأحفوري ، هل ستحل مصادر الطاقة المتجددة محلها؟ 

قال توماس كوبرغر ، خبير في إدارة التكنولوجيا والاقتصاد وأستاذ منتسب في جامعة تشالمرز في السويد: “الإجابة البسيطة هي” نعم “. قال كوبرغر إن السبب الرئيسي هو أن تطوير التكنولوجيا الصناعية أدى إلى انخفاض أسعار مصادر الطاقة المتجددة ، وخاصة طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، مما سمح لها بالتنافس مع الوقود الأحفوري. كما أدت التطورات التجارية في تكنولوجيا البطاريات الفعالة ، مدفوعة بالهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وشركات تصنيع السيارات ، إلى انخفاض التكلفة.الإعلانات

قال كين جيلينجهام ، الأستاذ المشارك في اقتصاديات الطاقة بجامعة ييل ، قد نشهد تحولًا كبيرًا في السنوات العشر القادمة من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة ، لا سيما في صناعات توليد الكهرباء والنقل. لكنه قال إنه من أجل تسريع العملية ، يحتاج العالم إلى تدخلات سياسية ، مثل ضرائب الكربون أو تحويل الإعانات الحكومية نحو تخزين الطاقة بدلاً من توليدها.

قال جيلينجهام إنه بدون تدخل الحكومة ، “سوف نحصل على امتصاص مستمر للطاقة المتجددة خلال العقد القادم ، لكن ذلك لن يأخذنا من تلقاء نفسه إلى المستوى الذي نحتاجه لإزالة الكربون عن الكهرباء بشكل كامل”.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com