عندما عرف الإنسان النار، عرف أول طريقة
لاستغلال الطاقة واستخدامها في مختلف أغراضه الحياتية مثل طهي الطعام وتدفئة الكهف
وإنارة الظلام، وهكذا كان الحجر هو أول مصدر خارجي للطاقة؛ ثم تلاه الخشب وغيره من
أدوات إشعال النار، والحصول على الطاقة الحرارية.
والطاقة هي الوجه الآخر لموجودات الكون غير الحية،
فالجمادات بطبيعتها قاصرة عن تغيير حالتها دون مؤثر خارجي، وهذا المؤثر الخارجي هو
الطاقة، فالطاقة هي مؤثرات تتبادلها الأجسام المادية لتغيير حالتها، فمثلا لتحريك جسم
ساكن ندفعه فنعطيه بذلك طاقة حركية، ولتسخين جسم نعطيه طاقة حرارية، ولجعل الجسم مرئياً
نسلط عليه ضوءاً فنعطيه طاقة ضوئية، وهكذا.
ويمكن تعريف الطاقة بأنها القدرة على القيام بنشاط ما، وهناك صور عديدة للطاقة
يتمثل أهمها في الحرارة والضوء والصوت، وهناك أيضاً الطاقة الميكانيكية التي تولدها
الآلات، والطاقة الكيميائية التي تنتج من حدوث تفاعلات كيميائية، وهناك الطاقة الكهربائية،
والطاقة الكهرومائية، والحركية، والإشعاعية، والديناميكية، والذرية. كما يمكن تحويل
الطاقة من صورة إلى أخرى، من طاقة كيميائية إلى طاقة ضوئية مثلاً، والكهربائية إلى
حركية.
وكمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام،
فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث، ولكنها تتحول من صورة إلى أخرى، ولهذا نجد أن الطاقة هي
قدرة المادة للقيام بالشغل (الحركة)، فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق عليها طاقة حركية،
والطاقة التي لها صلة بالوضع يطلق عليها طاقة كامنة.
صنيف للطاقة ومصادرها يقوم على مدى إمكانية
تجدد تلك الطاقة واستمراريتها، وهذا التصنيف يشمل:
الطاقة التقليدية أو المستنفذة: - 1
وتشمل الفحم والبترول والمعادن والغاز الطبيعي والمواد
الكيميائية، وهي مستنفذة لأنها لا يمكن صنعها ثانية أو تعويضها مجدداً في زمن قصير.
الطاقة المتجددة أو النظيفة أو
البديلة: - 2
وتشمل طاقة الرياح والهواء والطاقة الشمسية وطاقة المياه
أو الأمواج والطاقة الجوفية في باطن الأرض وطاقة الكتلة الحيوية، وهي طاقات لا
تنضب.
الطاقة المتجددة: هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية
التي تتجدد أو التي لا يمكن ان تنفذ (الطاقة المستدامة). ومصادر الطاقة المتجددة،
تختلف جوهريا عن الوقود الأحفوري من بترول و فحم والغاز الطبيعي ، أو الوقود النووي
الذي يستخدم في المفاعلات النووية. ولا تنشأ عن الطاقة المتجددة في العادة مخلفات
كثاني أكسيد الكربون أو غازات ضارة أو تعمل على زيادة الإنحباس الحراري كما يحدث
عند احتراق الوقود الأحفوري أو المخلفات الذرية الضارة الناتجة من مفاعلات القوي
النووية.
وتنتج الطاقة المتجددة من الرياح والمياه والشمس, كما
يمكن إنتاجها من حركة الأمو اج و المد والجزر أو من حرارة الأرض الباطنية وكذلك
من المحاصيل الزراعية والأشجار المنتجة للزيوت . إلا أن تلك الأخيرة لها مخلفات
تعمل على زيادة الانحباس الحراري
.حاليا ًأكثر إنتاج
للطاقة المتجددة يـُنتج في محطات القوي الكهرمائية بواسطة السدود العظيمة أينما
وجدت الأماكن المناسبة لبنائها على الأنهار ومساقط المياه ، وتستخدم الطرق التي
تعتمد على الرياح والطاقة الشمسية طرق على نطاق واسع في البلدان المتقدمة وبعض
البلدان النامية ؛ لكن وسائل إنتاج الكهرباء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة أصبح
مألوفا في الآونة الاخيرة ، وهناك بلدان عديدة وضعت خططا لزيادة نسبة إنتاجها
للطاقة المتجددة بحيث تغطي احتياجاتها من الطاقة بنسبة 20 % من استهلاكها عام 2020
. وفي مؤتمر كيوتو باليابان إتفق معظم رؤساء الدول علي تخفيض إنتاج ثاني أكسيد
الكربون في الأعوام القادمة وذلك لتجنب التهديدات الرئيسية لتغير المناخ بسبب التلوث
واستنفاد الوقود الأحفوري ، بالإضافة للمخاطر الاجتماعية .
يزداد مؤخراً ما يعرف باسم تجارة الطاقة المتجددة الذي
هي نوع الأعمال التي تتدخل في تحويل الطاقات المتجددة إلى مصادر للدخل والترويج
لها، التي على الرغم من وجود الكثير من العوائق غير اللاتقنية التي تمنع انتشار
الطاقات المتجددة بشكل واسع مثل كلفة الاستثمارات العالية البدائية وغيرها إلا أن
ما يقارب 65 دولة تخطط للاستثمار في الطاقات المتجددة، وعملت على وضع السياسات
اللازمة لتطوير وتشجيع الاستثمار في الطاقات المتجددة.
خصائص وميزات الطاقة المتجددة :
1 - متوفرة في معظم دول
العالم.
2- مصدر محلي لا ينتقل،
ويتلاءم مع واقع تنمية المناطق النائية والريفية و احتياجاتها.
3- نظيفة ولا تلوث
البيئة، وتحافظ على الصحة العامة.
4- اقتصادية في كثير من
الاستخدامات، وذات عائد اقتصادي كبير.
5- ضمان استمرار توافرها
وبسعر مناسب وانتظامه.
6- لا تحدث أي ضوضاء، أو
تترك أي مخلفات ضارة تسبب تلوث البيئة.
7- تحقق تطوراً بيئياً،
واجتماعياً، وصناعياً، وزراعياً على طول البلاد وعرضها.
8- تستخدم تقنيات غير
معقدة ويمكن تصنيعها محلياً في الدول النامية.
3-
طاقة
الكتلة الحية. 4- طاقة المساقط المائية.
5-
طاقة
حرارة باطن الأرض.
6- طاقة حركة
الأمواج والمد والجزر. 7- طاقة فرق درجات
الحرارة في أعماق المحيطات والبحار.
تعتبر الطاقة الشمسية من أهم موارد الطاقة في العالم.
وقد تأخر استثمارها الفعلي رغم من أهم مميزاتها إنها مصدر لا ينضب، وعلى سبيل المثال،
فان المملكة العربية السعودية وحدها التي لا تزيد مساحتها على المليون ميل مربع، تتلقى
يومياً اكثر من مائة مليون مليون كيلووات/ساعة من الطاقة الشمسية، أي ما يعادل قوة
كهربائية مقدارها أربعة بلايين ميجاوات، أو الطاقة الحرارية التي تتولد من إنتاج عشرة
مليارات من البراميل النفطية في اليوم.
نشأة استخدام الطاقة الشمسية وتطورها:
يمتد تاريخ استخدام الطاقة الشمسية إلى عصر ما
قبل التاريخ، عندما استخدم الرهبان الأسطح المذهبة لإشعال ميزان المذبح، وفي عام
212 ق. م استطاع ارشميدس أن يحرق الأسطول الروماني وذلك بتركيز ضوء الشمس عليه من مسافة
بعيدة مستخدماً المرايا العاكسة، وفي عام 1615م قام العالم سالمون دى كوكس بتفسير ما
يسمى "بالموتور الشمسي" وهي مجموعة من العدسات موضوعة في إطار معين مهمتها
تركيز أشعة الشمس على إناء محكم به ماء، وعندما يسخن الهواء داخل الإناء يتمدد ويضغط
على الماء ويدفعه فيخرج على شكل نافورة.
واخترع العالم الفرنسي جورج لويس لكليرك بوفن أول
فرن شمسي لطهي الطعام. وفي عام 1747 تمكن العالم الفلكي الفرنسي ج. كاسيني من صناعة
زجاج حارق قطرة 112سم، مكنته من الحصول على درجة حرارة زادت عن ألف درجة مئوية كانت
كافية لصهر قضيب من الحديد خلال ثواني، وصمم العالم لافوزيية فرناً شمسياً مكنه من
الحصول على درجة 1760ْ م، وأجرى ستك وهينمان، في ألمانيا، أول تجربة باستخدام الطاقة
الشمسية، لصهر السيليكون، والنحاس، والحديد، والمنجنيز. وفي عام 1888 توصل وستون إلى
طريقة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة ميكانيكية، باستخدام ما يسمى "بالازدواج
الحراري" حيث يمكن توليد جهد بين نقط الاتصال الساخنة الباردة بين معدنين مختلفين
كالنيكل والحديد مثلاً، وفي عام 1897 صنع العالم هـ. سي. ريجان جهاز ازدواج حراري لتوليد
الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية.وفي عام 1904اُنتجت في سانت لويس بأمريكا، آلة شمسية
تنتج 5 كيلووات كهرباء، وفي عام 1905 نفذ بويل Boyle وإدوارد وايمان أول آلة شمسية تنتج 15 كيلووات من
الكهرباء في صحراء كاليفورنيا.
وفي خلال الثلاثينيات، زاد الاهتمام بالطاقة الشمسية،
وخاصة في مجال استخدامها في السخانات الشمسية بسعة 100ـ200 لتر، حتى بلغ عدد السخانات
الشعبية فوق أسطح المنازل ربع مليون وحدة عام 1960 باليابان. وفي منتصف الثلاثينات
ظهرت فكرة
البطاريات الشمسية.
الطاقات المتجددة هي وسيلة لنشر المزيد من العدالة
في العالم بين دول العالم الغني ودول العالم الفقير. وهي ليست حصراً على الذين يعيشون
اليوم، فالحد الأقصى من استعمال الشمس والرياح اليوم لن يقلل من فرص الأجيال القادمة.
بل على العكس، فعندما نعتمد على الطاقة المتجددة سنجعل مستقبل أولادنا وأحفادنا أكثر
أماناً"، فالطاقة المتجددة بأنواعها من طاقة شمسية وطاقة رياح وطاقة هيدروليكية
وطاقة عضوية وغيرها من الطاقات "الطبيعية" تعتبر بالفعل الأمل في توفير الطاقة
في المستقبل. من ناحية لأنها طاقات لا تنضب، ومن ناحية أخرى لأنها غير ملوثة للبيئة.يمكن
استخدام الطاقة الشمسية في الحصول على بخار الماء الذي يستخدم في تشغيل توربينات توليد
الكهرباء. وترتكز أشعة الشمس على الغلاية بطرق مختلفة، ويمكن استخدام المرايا الأسطوانية
لتركيز الأشعة.
يمكن استخدام
الطاقة الشمسية في الحصول على بخار الماء الذي يستخدم في تشغيل توربينات توليد الكهرباء.
وترتكز أشعة الشمس على الغلاية بطرق مختلفة، ويمكن استخدام المرايا الأسطوانية لتركيز
الأشعة.
في مطلع
عام 1981 أصبحت طاقة الرياح مجالاً سريع النمو، حيث أسفرت الجهود والطموحات التي بذلت
خلال السبعينيات في البحث والتطوير عن ثروة من الدراسات الحديثة التي أثبتت أن طاقة
الرياح مصدر عملي للكهرباء. إذ يجري الآن تركيب أعداد ضخمة من الآلات التي تعمل بالرياح
في كثير من البلاد، للمرة الأولى، منذ ما يزيد على الخمسين عاماً.
ولهذه الآلات سوق ضخمة تزداد نمواً في المناطق النائية،
حيث الكهرباء وقوى الضخ التي تمد بها محركات الديزل الشبكات الكهربائية الصغيرة باهظة
الثمن.فمضخات الري التي تعمل بالرياح تنتشر الآن في أستراليا، وأجزاء من أفريقيا، وآسيا،
وأمريكا اللاتينية وربما تستخدم الرياح، في القريب العاجل، لتوليد الكهرباء في المزارع
والمنازل بتكلفة أقل مما يتقاضاه مرفق الكهرباء المحلي.
تسخير الرياح:
إن ما يقرب
من2% من ضوء الشمس الساقط على سطح الكرة الأرضية يتحول إلى طاقة حركة للرياح. وهذه
كمية هائلة من الطاقة تزيد كثيراً على ما يستهلك من الطاقة في جميع أنحاء العالم
في أي سنة من السنين.
وهناك ظاهرتان ميترولوجيتان أساسيتان تتسببان في الجزء الأعظم من رياح العالم.
فينشأ نمط ضخم لدوران الهواء من سحب الهواء القطبي البارد نحو المنطقتين
المداريتين، ليحل محل الهواء الأدفأ والأخف الذي يصعد ثم يتحرك نحو القطبين. وتنشأ
مناطق ضغط عالٍ ومناطق ضغط منخفض، وتعمل قوة دوران الأرض على دوران الهواء في
اتجاه حركة عقرب الساعة في نصف الكرة الجنوبي، وفي عكس اتجاه حركة عقرب الساعة
شمال خط الاستواء، وهذان الخطان هما المسئولان عن سمات الطقس الرئيسية كالرياح
التجارية المستمرة في المناطق المدارية، والرياح الغربية السائدة في المناطق
المعتدلة الشمالية.
والسبب
الآخر للرياح البعيدة المدى، هو أن الهواء الذي يعلو المحيطات لا يسخن بالقدر الذي
يسخن به الهواء الذي يعلو البر. وتنشأ الرياح عندما يتدفق هواء المحيط البارد إلى
البر ليحل محل الهواء الدافئ الصاعد.
والنتيجة النهائية هي نظم للطقس غير مستقرة ودائمة التغير.
إن طاقة ضوء الشمس الحرارية تتحول باستمرار إلى طاقة حركة للرياح. ولكن هذه الطاقة
تتغير عن طريق الاحتكاك مع سطح الأرض وفي داخل الرياح ذاتها. وجزء صغير من طاقة
الرياح هو الذي يمكن الاستفادة به فعلاً. فمعظم الرياح تهب في الارتفاعات العالية
أو فوق المحيطات، وعلى ذلك فهي بعيدة المنال. وتسخير
طاقة الرياح ليست فكرة جديدةً، فقد استخدمت في السفن الشراعية. وظهرت بعدها طواحين الهواء، وهي آلات تستلب
طاقة الرياح، لتؤدي أعمالاً ميكانيكية متنوعة. وتظهر أول إشارة لطواحين الهواء في
كتابات العرب في العصور الوسطى، فقد وصفوا آلات ريحية بدائية في فارس في القرن
السابع الميلادي. وقد طُورت آلات مماثلة لها في الصين، واستخدمت منذ 2000عام على الأقل.
الصعوبات التي تواجه استخدام طاقة
الرياح :
الريح، مثلها مثل باقي أنواع الطاقات المتجددة،
لا يمكن الاعتماد عليها بصفة مستديمة فأي بقعة على الأرض قد تتعرض لرياح عاتية في
بعض الأوقات، وقد تتوقف عندها الريح تماماً في أوقات أخرى وللتغلب على مشكلة تذبذب
الطاقة، نتيجة لتغير سرعة الريح، يجب أن يواكب برنامج إنشاء محطات قوى تعمل بطاقة
الريح برنامجاً آخر لحفظ الطاقة، إما على صورة طاقة كهربية في بطاريات، أو طاقة ميكانيكية
تستخدم في رفع المياه إلى أعلى فوق جبل مثلاً، ثم إعادة استخدام هذه المياه في
توليد الكهرباء عندما تضعف الرياح
الخاتمــ’:
الطاقات المتجددة هي وسيلة لنشر المزيد من العدالة في العالم بين دول العالم الغني ودول العالم الفقير. وهي ليست حصراً على الذين يعيشون اليوم، فالحد الأقصى من استعمال الشمس والرياح اليوم لن يقلل من فرص الأجيال القادمة. بل على العكس، فعندما نعتمد على الطاقة المتجددة سنجعل مستقبل أولادنا وأحفادنا أكثر أماناً"، فالطاقة المتجددة بأنواعها من طاقة شمسية وطاقة رياح وطاقة هيدروليكية وطاقة عضوية وغيرها من الطاقات "الطبيعية" تعتبر بالفعل الأمل في توفير الطاقة في المستقبل. من ناحية لأنها طاقات لا تنضب، ومن ناحية أخرى لأنها غير ملوثة للبيئة.
الرئيسية
البوابة
التسجيل
دخول
عدد المساهمات
نقاط
السٌّمعَة
العمر
الموقع
العمل/الترفيه
المزاج
