أنواع الطاقة المتجددة

تقوم الطاقة المتجددة على الاستفادة من الموارد الطبيعية التي لا تنفد وتتجدد باستمرار مثل الرياح والشمس والمياه. تتميز هذه الطاقات بأنها نظيفة ولا تسبب أضرار الوقود الأحفوري أو مخلفات المفاعلات النووية الضارة، مما يجعلها بديلا أساسيا لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة مع الحفاظ على البيئة. تشمل المصادر المتعددة الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة الحرارية الأرضية، وطاقة أمواج البحر، وطاقة المياه الجارية، إضافة إلى الكتلة الحيوية وطاقة الهيدروجين الأخضر. على سبيل المثال، يمكن استخدام الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس الساقط على أسطح المباني إلى طاقة كهربائية مباشرة دون الحاجة لوجود توصيلات معقدة، وهو ما يظهر بوضوح في مشروعات الطاقة الكبرى مثل محطة سكاكا للطاقة الشمسية ومحطة دومة الجندل لطاقة الرياح.

الفكرة الأساسية

تعتمد الطاقة المتجددة على استغلال الموارد الطبيعية الدائمة التي تتجدد باستمرار ولا تنفد، مثل الرياح والشمس والمياه والأمواج، لتوليد الكهرباء وتوفير احتياجات الدول دون تلويث البيئة أو استنزاف الوقود الأحفوري.

الشرح

الطاقة المتجددة هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التي لا تنفد وتتجدد بصورة دائمة. وتختلف عن الطاقة غير المتجددة الناتجة من الوقود الأحفوري الذي يسبب زيادة الاحتباس الحراري، كما تتجنب مخاطر الوقود النووي والمخلفات الذرية الضارة.

من أهم مصادر الطاقة المتجددة:

1. الطاقة الشمسية: هي الأشعة الضوئية والحرارية الصادرة من التفاعلات في مركز الشمس، والتي تصل إلى سطح الأرض بأطوال موجية مختلفة. ويمكن الاستفادة منها عبر الخلايا الكهروضوئية التي تحول الضوء إلى طاقة كهربائية، أو عبر الطاقة الشمسية المركزة التي تستخدم المرايا لتركز الحرارة على ميع وتسخينه لإنتاج البخار الذي يشغل التورينات.
2. الطاقة الحرارية الأرضية: طاقة حرارية طبيعية تستمد من باطن الأرض، حيث يتم استغلال درجات الحرارة العالية في أعماق الأرض لإنتاج البخار وتشغيل التورينات لتوليد الكهرباء.
3. طاقة الرياح: الطاقة الناتجة من حركة الرياح والتي تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية عن طريق التورينات الهوائية.
4. طاقة أمواج البحر: تنتج من استغلال حركة المياه لتوليد قوى تستعمل في توليد الكهرباء أو تحلية المياه.
5. طاقة المياه الجارية أو الساقطة: تعتمد على تحويل الطاقة الكامنة في الماء المحفوظ خلف السدود أو في أماكن مرتفعة إلى طاقة ميكانيكية أثناء سقوط الماء على التورينات لتدور وتدير المولدات الكهربائية.
6. الكتلة الحيوية: تشمل الحصول على الطاقة من المواد العضوية مثل الخشب والمحاصيل ومخلفات الحيوانات والنفايات لتحويلها إلى غاز أو وقود سائل.
7. طاقة الهيدروجين: تبرز في عدة أنواع مثل الهيدروجين الرمادي والأزرق والأخضر، حيث ينتج الهيدروجين الأخضر من الماء بعملية التحليل الكهربائي مع استخدام مصادر الطاقة المتجددة، ويمتاز بانعدام انبعاث ثنائي أكسيد الكربون.

مثال محلول خطوة بخطوة

لنفترض أن محطة سكاكا للطاقة الشمسية تعمل بطاقة شمسية قدرها $300$ ميجا واط وتقع على مساحة تزيد عن $6$ كم$^2$. إذا أردنا حساب معدل إنتاج الطاقة لكل كيلومتر مربع بناء على هذه الأرقام: الخطوة الأولى: حدد إجمالي الطاقة المنتجة وهو $300$ ميجا واط. الخطوة الثانية: حدد مساحة المشروع وهي $6$ كم$^2$. الخطوة الثالثة: اقسم إجمالي الطاقة على المساحة للحصول على الكثافة الإنتاجية التقريبية: $\frac{300}{6} = 50$ ميجا واط لكل كم$^2$.

أخطاء شائعة

• الاعتقاد بأن جميع أنواع الهيدروجين صديقة للبيئة بشكل كامل، بينما الصواب أن الهيدروجين الرمادي يرافق إنتاجه انبعاث كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
• الخلط بين طاقة أمواج البحر وبين طاقة المياه الجارية، حيث تعتمد الأولى على حركة الرياح على سطح الماء بينما تعتمد الثانية على سقوط أو جريان المياه من السدود أو المرتفعات.
• الظن بأن استخدام الطاقة المتجددة يقتصر على توليد الكهرباء فقط، بينما تدخل أيضا في التدفئة وتحلية المياه وتوفير الوقود لوسائل النقل.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: وضح ما الطاقة المتجددة؟ الإجابة: هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التي لا تنفد وتتجدد بصورة دائمة مثل الطاقة الشمسية والرياح والمياه.

السؤال الثاني: قارن بين الهيدروجين الأزرق والهيدروجين الأخضر من حيث طريقة الإنتاج. الإجابة: الهيدروجين الأزرق ينتج من الغاز الطبيعي مع التقاط الكربون المصاحب وتخزينه في آبار غير منتجة، بينما الهيدروجين الأخضر ينتج من الماء بعملية التحليل الكهربائي باستخدام مصادر الطاقة المتجددة ويمتاز بانعدام انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون.