أشكال الطاقة المتجددة

الطاقات المتجددة هي تلك التي نحصل عليها من خلال تيارات الطاقة التي يتكرر وجودها في الطبيعة على نحو تلقائي ودوري، وهي تتمثل في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المياه وطاقة الكتلة الحية، كذلك فإن طاقة المحيطات وطاقة المد والجزر وطاقة الحرارة الجوفية في باطن الأرض هي أيضاً طاقات متجددة.

1-الطاقة الشمسية :

لقد استخدمت طاقة الشمس الحرارية منذ آلاف السنين في المناطق الحارة لتسخين المياه وتجفيف المحاصيل لحفظها من التلف، أما في عصرنا الحاضر فتجرى الأبحاث والتجارب لاستغلال طاقة الشمس حتى في المناطق الباردة في إنتاج الكهرباء وتدفئة المنازل وتكييف الهواء وصهر المعادن وغير ذلك من التطبيقات الضرورية للحياة العصرية.

تصل الطاقة الشمسية إلى الأرض على شكل ضوء أو طاقة إشعاعية، ففي أيام الصحو حين تكون الشمس عمودية تصل طاقتها الإشعاعية إلى سطح الأرض الخارجي بمعدل كيلو واط واحد في المتر المربع أي أنها مصدر وفير لو أمكن تجميعه واستغلاله للوفاء بحاجة الإنسان. وتستخدم الطاقة الشمسية بشكل رئيسي في المجالات التالية: تخسين مياه الاستخدام المنزلي وإنتاج الكهرباء بواسطة الخلايا الكهرضوئية وتوليد الكهرباء بواسطة أبراج القوى، وتحلية مياه البحر والعمارة الشمسية وتدفئة البيوت الزراعية.

2-الطاقة المائية :

تقوم محطات الطاقة المائية بتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة من تساقط الماء عبر أنابيب إلى توربينة المولد الكهربائي، وتعد الطاقة المائية اليوم من الطاقات المتجددة الأكثر انتشاراً بحيث تساهم بنحو 7 % من مجمل احتياجات الطاقة في العالم بما في ذلك 15 % من مجمل احتياجات الكهرباء.

إن أول استخدام عملي وعلمي للماء في إنتاج الطاقة الكهربائية كان عام 1882 والمحطات المائية تخدم سنوات طويلة وتمتاز بجدواها الاقتصادية فهي تعمر نحو 50 سنة وتنتج كهرباء بسعر يقارب 3-4 سنت لكل كيلو واط / ساعي والمحطات المائية تعتبر غير ملوثة للبيئة.

3-طاقة الرياح :

استخدمت طاقة الرياح منذ أقدم العصور في دفع السفن الشراعية وإدارة طواحين الهواء لرفع مياه الآبار وطحن الغلال والحبوب، لقد قطعت تقنية الرياح شوطاً كبيراً في إثبات جدارتها كشريك أساسي في عملية إنتاج الطاقة الكهربائية. وتعد الدانمارك واليونان وهولندا وبريطانيا والصين وأمريكا من الدول الأكثر نشاطاً في استخدام وصناعة أجهزة الطاقة الهوائية. وينشط توليد الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح على نطاقين، الأول هو النطاق المعزول ويعمل بالتوازي مع مولد ديزل لمعاونته ومن ثم ترشيد استهلاكه للوقود أو مع خلايا ضوئية شمسية ونظام تخزين أو مع ديزل وخلايا ضوئية ونظام تخزين. والثاني هو نطاق الاتصال مع الشبكات الكهربائية وفي هذه الحالة تنشأ مزارع للرياح بقدرات عالية يتم وصلها بالشبكة العامة.

4- طاقة الكتلة الحيوية :

هي الناتجة عن المخلفات العضوية والحيوانية والنباتية والآدمية، سواء كانت هذه المخلفات صلبة أم تصريفات صناعية سائلة أم مخلفات زراعية. ففي الإمكان معالجة الكثير منها باستخدام التخمير البكتيري أو الاحتراق الحراري أو تحليل الكائنات المجهرية. ويعطي كل أسلوب منتوجاته الخاصة به مثل غاز الميثان والكحول والبخار والأسمدة الكيماوية، ويعد غاز الإيثانول واحداً من أفضل أنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية وهو يستخرج بشكل رئيسي من محاصيل الذرة والسكر والتجارب مستمرة لإيجاد وسائل اقتصادية لاستخدام الكتلة الحيوية في توليد الكهرباء، وإحدى هذه الوسائل حجز غاز الميثان المنطلق من المواد النباتية الذابلة ومن المخلفات الحيوانية واستخدامه كوقود لانتاج البخار وبالتالي الطاقة الكهربائية.

وخلاصة القول فإنه لا يمكن لأي مصدر أن يمد بكل طاقة العالم بمفرده، والأصح هو احتمال استخدام مجموعة متنوعة من التكنولوجيات المتجددة، ففي غضون بضعة عقود – على سبيل المثال – قد تحصل الولايات المتحدة الأمريكية على 30% من كهربائها من أشعة الشمس و20 % من الطاقة المائية و20 % من طاقة الرياح و10 % من الكتلة الحيوية

و10 % من الطاقة الحرارية الأرضية و10 % من التوليد المشترك باستخدام الغاز الطبيعي وقوداً. وبذلك تنخفض الانبعاثات الكربونية بما يزيد على الثلث وقد يحصل البلد في شمالي أفريقيا على نصف كهربائه من الطاقة الشمسية في حين أنه من المحتمل أن تعتمد اسكندنافيا على الرياح والطاقة المائية وتعتمد الفلبين على الطاقة الحرارية الأرضية.

وأن التحول من نظام طاقة عالمي مرتكز على الوقود الاحفوري إلى نظام مرتكز على الطاقة الشمسية يحتاج إلى تكنولوجيات جديدة تماماً وإحراز خطوات متواضعة وممكنة التحقيق في التكنولوجيات المستخدمة فعلاً أو التي يجري تطويرها. وعلى خلاف المحطات النووية لتوليد الكهرباء التي يستغرق بناء الواحدة منها ما بين ست إلى عشر سنوات فإن تكنولوجيات الطاقة المتجددة صغيرة ونمطية الوحدات بوجه عام. ومحطات التوليد الحرارية الشمسية بقدرة ثمانين ميجاواط تبنى عادة فيما بين ستة أشهر وثمانية. ونتيجة لذلك فإن التكنولوجيات الجديدة يمكن أن تتطور سريعاً خلال عقد واحد، أما التكنولوجيات النووية الجديدة فقد يستلزم إعدادها للاستغلال التجاري عقدين على الأقل.

إن شكل نظام الطاقة المتجددة آخذ في الظهور والتطور والشيء الواضح هو الوفرة الهائلة في الموارد المتاحة وكثرة استخداماتها المتعددة. وإنه ليبدو مؤكداً أن خليط التكنولوجيات المستخدمة في النظام الاقتصادي الشمسي سيكون متنوعاً فمن شأن مصادر الطاقة المستخدمة أن تختلف باختلاف المناخ والموارد الطبيعية في كل مكان تقريباً وأن يكون ذلك أقوى وأكثر استقراراً وأقل تلوثاً من النظام الاقتصادي الحالي المرتكز على النفط. والمستقبل الشمسي هو للبلاد النامية على وجه الخصوص كما أنه المخرج الوحيد للكرة الأرضية من المأزق الاقتصادي والبيئي الذي وضعها فيه الوقود الاحفوري بأنواعه.