	Sign In Sign-Up

المزارع الشمسية :

كلن أشهر مشروع قدم بهذا الصدد هو مشروع مدير مركز الأبحاث البصرية في جامعة اريزونا آدن مينيل ، فقد وضع تصميماً لمفاعل شمسي تبلغ طاقته (1000) ميغاوات ويقضي هذا المشروع بتجميع أشعة الشمس بواسطة صفائح مغطاة بطبقات ماصة للأشعة ثم تضاف إليها أنواع من المصافي تعطي بخاراً عند درجة (540) مئوية وتحت يساوي (84) مرة الضغط الجوي .

تجمع الحرارة التي تلتقطها هذه الصفائح بواسطة سائل صوديوم ، ثم تنتقل إلى خزان من الملح السائل المنعزل عن الخارج بشكل يتيح له تخزين كمية الحارة كلها وضغطها لإنتاج البخار الذي يسير التوربينات ويعطي الكهرباء ، وحسب تقديرات مينيل نفسه فإن مردود هذا المفاعل يصل إلى 30% ، بالإضافة إلى ذلك يمكن تخطي الصعوبات التي تطرأ في الأيام الممطرة لعملية تخزين الحرارة التي بإمكانها أن تستمر لساعات عديدة .

على كل حال فكل المحاولات والإمكانات التي تحاول الاستفادة من الطاقة الشمسية توجد بعض المشكلات التي تجعل استخدام طاقة الشمس على نطاق واسع وبشكل اقتصادي صعباً جداً .

ومن هذه المشكلات ما يلي :

1- قلة كمية الأشعة الشمسية الساقطة على وحدة السطح حيث انه لابد من استخدام مساحات واسعة من المجمعات الشمسية لاستقبال مقدار كافٍ من الإشعاع لتحويله إلى طاقة مفيدة .

2- انخفاض كفاءة المجمعات الشمسية المستخدمة بسبب الفاقد من طاقة الشمس الساقطة .

3- تغير كمية الطاقة المجمعة خلال اليوم وعلى مدار فصول السنة وذلك بسبب التغير في كمية إشعاع الشمس .

2- طاقة الرياح :

استخدمت طاقة الرياح منذ أقدم العصور في دفع السفن الشراعية وفي إدارة طواحين الهواء التي استُعملت في كثير من البلدان في رفع المياه من الآبار وفي طحن الغلال والحبوب. إلاّ انه نظراً إلى عدم ثبات سرعة الرياح وعدم استمرارها فقد تأخر استخدامها كوسيلة رئيسية من وسائل توليد الطاقة الكهربائية. ويمكن فهم عدم الثبات في القدرة المنتجة منها عندما نعلم أن القدرة الناتجة من حركة الرياح تتناسب مع سرعة هذه الرياح (V-m/s) مرفوعة إلى الأس الثالث (v³) إضافة إلى أن كفاءة تحويل الطاقة تتوقف على سرعة الرياح ومتحرك الرياح الذي يتمتع بكفاءة تصميمية تصل نظرياً إلى 60 في المائة .تنتج طاقة الرياح بسبب اختلاف درجات تسخين الشمس للجو الناتج من عدم استواء سطح الأرض. إضافة إلى ذلك فان مورد طاقة الرياح متغير كثيراً، سواء من حيث الزمان أو من حيث الموقع. أما التغيير مع الزمن فيحدث خلال فترات تفصل بينها ثوان (عاصفات الريح) أو ساعات (الدورات اليومية) أو شهور (المتغيرات الموسمية). إضافة إلى ذلك فان هناك مشكلة أساسية في تعيين أفضل الأماكن رياحاً وفي تحديد مورد الريح الذي يمكن الحصول عليه عملياً في منطقة معينة.

وتقدر كمية طاقة الشمس الممتصة من قبل الغلاف الجوي بحوالي وات في الساعة ، ويتحول قسم صغير منها إلى طاقة حركية على شكل رياح.

وتقدر طاقة الرياح الموجودة بالغلاف الجوي بحوالي وات في الساعة وهذه الطاقة تكفي لتزويد العالم بطاقة تزيد عن حاجته وتتحول الطاقة المحملة بالرياح إلى طاقة حركية ميكانيكية عن طريق طواحين الهواء حيث أن هناك العديد من أشكال الطواحين ذات التطبيقات المختلفة .

ويعتبر العالم الدنمركي بول لاكور أول من ولد الطاقة الكهربية عن طريق الطواحين الهوائية وقد توصل في أبحاثه الطويلة إلى تصميم نماذج جديدة من الطواحين ذات الكفاءة العالية بحيث أصبحت أسرع في الدوران وكان توليد الكهرباء من الطواحين الهوائية فتحاً جديداً في بلدان العالم والاستغلال الحديث لطاقة الرياح توسع في كثير من التطبيقات منها :

1- ضخ المياه من الآبار وأغراض الري بصفة عامة .

2- توليد الكهرباء .

3- أغراض التدفئة .

4- أغراض النقل البري والبحري .

المراوح الهوائية :

تعتبر المراوح الهوائية أهم مكونات نظم تحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية وعدد الريش يتراوح ما بين 12- 24 حسب التصميم وتختلف المراوح من حيث القدرة فهناك المراوح التي لا يتعدى قدرتها نصف كيلو وات وهناك المراوح الهوائية العملاقة التي تصل قدرتها إلى ثلاثة آلاف كيلووات .

وتصنف المراوح الهوائية إلى نوعين :

1- مراوح ذات المحور الأفقي .

2- مراوح ذات المحور الرأسي .

المراوح ذات المحور الأفقي :

هذا النوع من المراوح يمكن استخدامه في حالتي أحمال الازدواج العالية والمنخفضة ولكن يعيب هذا النوع كون محور الدوران لهذه المراوح أن يكون موازي لاتجاه الرياح .

المراوح ذات المحور الرأسي :

يمكن تدويرها بالرياح القادمة من أي اتجاه والعامل الأساسي الذي يؤثر على مردود المراوح هو معامل القدرة والذي يمثل كفاءة التحويل من قدرة الرياح إلى القدرة الميكانيكية ولا يتطلب من هذا النوع من المراوح وضع المولّد الكهربي في أعلى البرج الحامل للتوربين كما هو الحال بالنسبة للتوربينات ذات المحور الأفقي .

ويكون مردود المروحة يساوي صفراً عندما تكون سرعة الرياح أقل من ثلاثة أمتار في الثانية بسبب الاحتكاك ويجب إيقاف المروحة عند ما تتخطى سرعة الرياح 30 متراً في الثانية لتجنب إصابتها بالضرر .

وتدلّ آخر الواردات على أن قدرة الرياح السنوية تبلغ عشرة آلاف مليار ميغاوات فإذا افترضنا أنه بإمكاننا استرداد جزء من مائة من هذه الاستطاعة لتوفّرت لدينا مائة ألف مليار كيلو وات أي ما يعادل جزءاً لا بأس به من استهلاك الكهرباء الحالي ، ويتراوح بين النصف وعشرة أضعاف تبعاً لتنوّع الرياح وسرعتها .

ويجب الأخذ بعين الاعتبار أحوال المناخ وتقلبات الطقس ، والاختيار يتم بثلاثة أنواع :

الخشب للمراوح الصغيرة الحجم ، سبائك الألومنيوم أو البلاستيك في المراوح الكبيرة وفي كافة الأحوال ويتوجب على الجهاز كله أن يقاوم العواصف وذلك يتطلب بحد ذاته توفير مقاومة ميكانيكية جيدة أو جهاز أتوماتيكي لتخبئة الشفرات الخاصة للمراوح .

وبالإضافة إلى ذلك هناك مشكلة ثانية تطرح بالنسبة للآلات ذات المحور الأفقي هي مسألة تحديد اتجاهها فعلى المروحة أن تكون دوماً مواجهة للهواء الذي يدور دون انقطاع ويغّير اتجاهه في كل لحظة .

وعندما يتم صنع المروحة تأتي المرحلة الثانية في صناعة المحرك الهوائي وهي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية .

تخزين طاقة الرياح :

محطات الطاقة التي تعمل بطاقة الرياح تتميز في إنهاء لا يصدر عنها أية مواد ملوثة للبيئة ولا يصدر عنها أية ضوضاء ولذا من الممكن إقامتها بالقرب من المناطق السكنية دون حدوث أية أضرار من استعمالها .

وتعتبر طاقة الرياح طاقة لاعتمادها على الوقت وبعض العوامل الأخرى المتغيرة وطاقة الرياح يكون استغلالها اقتصادياً عندما يمكن خزنها لاستعمالها وقت الحاجة ولهذا نحتاج إلى أنظمة تخزين لهذه الطاقة .

وإذا كان الهدف من استخدام طاقة الرياح هو ضخ المياه من الآبار الجوفية فإنه يمكن تخزين هذه الطاقة على هيئة طاقة وضع وذلك بضخ المياه إلى خزان مرتفع يسمح بمرور المياه إلى خزان آخر منخفض لاستخدامه عند الحاجة .

ومن أكثر وسائل التخزين انتشارا التخزين الكيميائي في بطاريات الرصاص وخاصة للمناطق ذات الاستهلاك المنخفض وهي سهلة الاستخدام في أي مكان كما أن الطاقة المخزونة قابلة للاستخدام في الحال حسب الحاجة وصيانتها سهلة وميسرة وهناك أنواع أخرى من البطاريات مثل (النيكل – زنك ) وبطاريات ( زنك – كلور ) ويجري حالياً تطوير أنواع أخرى من البطاريات في العالم .

3- طاقة المياه :

طاقة المياه من الطاقات المتجددة فقد أمكن الاستفادة من حركة الماء في إنتاج الطاقة في العصر الحديث ، وهي أنواع ثلاثة الطاقة الكهرومائية وطاقة المد والجزر وطاقة الأمواج البحرية .

الطاقة الكهرومائية :

يقصد بالطاقة الكهرومائية : طاقة المياه الساقطة عبر توربينات يتم عن طريقها تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة إلى تيار كهربي باستخدام المولدات الكهربي .

وقد ساهم التقدم التقني في فروع الهندسة المدنية المختلفة في بناء سدود ضخمة لحجز كميات كبيرة من المياه خلف تلك السدود ثم السماح بتدفق المياه على توربينات فتؤدي إلى دورانها وتوليد الكهرباء .

وقد أمكن تحديد كمية الطاقة الكهربية التي يمكن إنتاج في موقع ما ، عن طريق تحديد ارتفاع السد وكذلك منسوب المياه الساقطة من حوض التخزين ويمكن تقدير هذه الطاقة بالكيلو وات بضرب ارتفاع المياه الساقطة مقدراً بالأمتار في التدفق مقدّراً بالأمتار المكعبة في الثانية .

ويمكن تقسيم محطات توليد الطاقة الكهرومائية إلى أربعة أنواع هي :

1- محطات سريان الماء :

حيث يتم إنتاج الطاقة تبعاً لمعدل التدفق في النهر دون حجزاً أو تخزين للمياه ولا يعتمد على هذا النوع في إنتاج طاقة ثابتة .

2- محطات التخزين :

حيث يتم المياه خلف السد ، ومن ثم التحكم في استعمالها تبعاً للاحتياجات وهذا هو النوع السائد من أنواع محطات توليد الطاقة الكهرومائية ، وتجدر الإشارة هنا إلى أن حجز مياه الأنهار غالباً ما يحقق أهدافاً أخرى كتوفير المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة أو منع حدوث الفيضانات أو تكوين بحيرات صناعية تمثل بيئة ترفيهية .

3- محطات تخزين المياه بعد ضخها :

حيث يستفاد من الطاقة الفائضة من محطات توليد الكهرباء التقليدية خلال فترة الأحمال المخفضة كساعات الليل حيث يمكن ضخ المياه من خزان سفلي إلى آخر علوي ، ثم يعاد إسقاط المياه عبر توربينات توليد الطاقة الكهرومائية لتغطية أحمال الذروة ، نظراً لسرعة توليد الكهرباء من هذا المصدر ، ويؤدي هذا النظام التكافلي إلى خفض التكلفة الإجمالية لإنتاج الكهرباء .

4- محطات ارتفاعات السقوط المنخفضة :

حيث لا يزيد ارتفاع المياه الساقطة في هذه المحطات عن 20متراً ، وغالباً ما تقام على مجاري الأنهار الصغيرة ، وطبيعي أن يكون مقدار الطاقة المنتجة محدوداً ولقد تزايد هذا النوع من المحطات على المستوى العالمي .

حرارة الأرض الجوفية

الأرض موضع مصدر آخر للطاقة . إنها الحرارة المتدفقة من داخل الأرض إلى سطح والتي يؤمن استغلالها طاقة رخيصة للبلاد التي تملكها .

وأصل هذه الطاقة مستمدة من جوف الأرض حيث تعتبر الأرض خزّاناً ضخماً من الحرارة التي يعتقد أن مصدرها :

1- أن الحرارة كانت كتلة غازية سديمية حارة جداً ثم بدأت تبرد مع مرور الزمن حيث بردت قشرتها وتصلبت نتيجة تماسها المباشر مع الفضاء الخارجي ، أما الجزء الداخلي منها فمازالت درجة حرارته عالية جداً .

2- أن حرارة الأرض تنتج من تحلل المواد المشعة الموجودة بمقادير صغيرة من الصخور التي يصل عمقها إلى 40 كم نتيجة تحلل عناصر مشعة .

إن الطاقة الحرارية الأرضية تتوفر في كل مكان من الكرة الأرضية على عمق مئات الأمتار غير أننا لا نستطيع في المستقبل المنتظر إلا استغلال المناطق الملائمة اقتصادياً وذلك ضمن القدرات التقنية السائدة وحيث أن الإنسان باستطاعته تحويل الطاقة من شكل إلى آخر فإن الطاقة الحرارية الأرضية تمثل مصدراً يستطيع الإنسان استغلاله لأغراضه المختلفة .

وهناك نوعان من الحرارة الجوفية :

1- الحرارة ذات القدرة المنخفضة .

2- الحرارة ذات القدرة العالية .

لكن الفاصل بين هذين النوعين ليس محدداً بوضوح .

والتفسير العلمي الوحيد للفصل بينهما هو درجة الحرارة التي لا يمكن بدونها إنتاج الكهرباء وهي تتراوح بين (120) و(180) درجة مئوية .

الحرارة الجوفية ذات القدرة المنخفضة :

وتهتم دراستها بصورة خاصة بخزانات المياه الجوفية الموجودة في مناطق ذات تبدل حراري طبيعي .

تبدأ الدراسة بتقييم لعدد الطبقات الجوفية الحارة التي لا يسمح التدفق الحراري الموجود فيها بإعطاء درجة حرارة تستخدم في إنتاج مباشر للكهرباء ولكنها تفيد في عدة قضايا منزلية ( التدفئة) وسياحية (مسابح ) وزراعية (تربية الحيوانات ) ، ( الزراعة داخل بيوت من الزجاج ....) وصناعية ( استخراج المواد الكيميائية ) ....الخ .

يمكن أن تنفذ منفصلة عن بعضها البعض أو على التوالي تبعاً لدرجة الحرارة التي تتطلبها الحاجة .

الحرارة الجوفية ذات القدرة العالية :

وهي موجودة في الأماكن التي تنطوي على تغيرات شديدة في درجة الحرارة .

وهذه المناجم عبارة عن خزانات جوفية من الماء الحار والمضغوط Overheated، ( بين 200و 400 درجة مئوية ) . ويمكن استخراج هذه المياه إلى سطح الأرض بشكلها السائل أو الغازي.

كان الاعتقاد السائد أن هذه المياه المضغوطة والحارة ( أو البخار الصادر عن مناجم الحرارة هذه) مصدرها المياه الجوفية .

ولكن الأبحاث التي جرت مؤخراً أثبتت أنها تكونت من مياه الأمطار التي تسربت إلى داخل الأرض واستقرت في طبقة راشحة ترتكز على طبقة صخرية حارة .

والمعروف في علم الفيزياء أنه عندما تسخن الطبقات السفلي من المياه تنقص كثافتها وبالتالي ترتفع وتصبح تحت تأثير تيار يسمى بالحمل الحراري .

ولكي تتكون هذه المناجم الحرارية ينبغي أن تكون الطبقة المائية مغطاة بطبقة صخرية مانعة للماء تلعب دور الغطاء وتحبس الحرارة من داخلها وتقوم بعملية التبخير فيما بعد .

وبما أن الضغط يزداد بارتفاع الحرارة ، فإن درجة غليان الماء تصبح أكبر بكثير من درجة غليانه عند الغط الجوي العادي .

وإذا جرت المياه في الجيوب الصخرية بحالتها الغازية ، فإنها تعطي بخاراً جافاً يمكن استعماله لإدارة التوربينات والمحركات الكهربية . أما إذا كانت بحالتها السائلة فإنها تخضع لعامل التبخر أثناء صعودها إلى سطح الأرض .

والبخار الناتج يمكن أن يكون "جافاً " أو " رطباً " أي أن يحتوي على كمية ضئيلة من قطرات الماء وهذه الكمية من الماء ينبغي التخلّص منها قبل استعمال البخار في التوربينات خوفاً عليها من التصدع والتلف .

إن مناجم البخار الجاف أكثر أهمية من مناجم البخار الرطب وكن وجودها نادر في العالم .

وبالتالي يمكن تقسيم الحرارة الجوفية إلى عدة حقول وهي :

1- حقول البخار الجاف :

وهي عبارة عن خزانات من بخار الماء له درجة حرارة عالية وضغط عالٍ جداً مما يجعله ملائماً لأغراض توليد الطاقة الكهربية .

2- حقول المياه الساخنة :

وهي عبارة عن خزانات جوفية من المياه الساخنة التي تقع تحت ضغط عالٍ ودرجة حرارة عالية لذلك فإن هذه المياه عندما ترتفع إلى سطح الأرض ويقل الضغط عليها تتحول إلى بخار يستعمل في تشغيل التوربينات لتوليد الطاقة الكهربية .

3- حقول الصخور الحارة :

وهي نوع من الصخور ذات الحرارة العالية التي يمكن الاستفادة منها كمصدر للطاقة عن طريق استخراج الحرارة منه والطريقة المستخدمة هي حفر بئر ثم حقن المياه تحت ضغط عالي جداً لإحداث شقوق في الصخور وباستمرار الضخ تتمدد هذه الشقوق في الصخور مئات الأمتار وبعد ذلك يتم حفر بئر ثانية بالقرب من الأولى لتتقاطع مع هذه البئر في الشقوق .

وبعد ذلك يضخ ماء بارد داخل البئر الأولى وعند دورته داخل الشقوق يسخن ويخرج من البئر الثانية على شكل مياه ساخنة تستخدم في أغراض مختلفة .

التنقيب ومشكلاته عن مناجم الحرارة الجوفية :

يصعب اكتشاف مناجم الحرارة الجوفية سواء كانت بخاراً جافاً أم رطباً . وكذلك يصعب تقييم محتواها .

لقد قام الإنسان منذ سنوات بتجربة طرق مختلفة للتنقيب ولكنه لا يزال يجهل الكثير عن الظواهر الفيزيائية الكيميائية التي ترتبط بالجيوحرارية وبالتالي يصعب عليه التأكيد والجزم بأية طريقة من هذه الطرق .

ولكن بشكل عام يفضل استعمال وسائل عديدة في نفس الوقت بدلاً من وسيلة واحدة ومنفصلة ومن الممكن الدلالة على مناطق الحرارة ذات الطاقة العالية من على سطح الأرض بواسطة مؤشرات ودلائل تل على ذلك .

ويكن ترتيب وسائل التنقيب حسب طرق الترتيب الخاصة بها . فهناك الطرق التي تسمح بتكوين فكرة عن هيكلية المنطقة والتنبؤ بعدئذ عن أماكن وجود الكتل الساخنة والجيوب الصخرية التي تحتوي على المياه الحارة .

وهناك دراسات أكثر تحديداً وهي :

1- دراسة درجة حرارة سطح الأرض ثم إقامة حفر لا تتعدى أعماقها الخمسين متراً .

2- تحليل الينابيع الحارة .

3- تحليل المواد الكيميائية التي تدخل أو تدل على وجودها وتعيين درجة مقاومتها للكهرباء .

4- تحليل الغازات التي تنفذ من خلال الشقوق الطبيعية وتحليل المخزون من المعادن التي يتنبأ بوجودها .

وغير ذلك من الدراسات .

ومن البديهي أن الطرق المستعملة يشكل ضمانة لنجاح الأبحاث بالرغم من أن التنقيب عن مناجم الحرارة يعد موضع دراسة حديثة العهد .

ويكفي أن نذكر أن الإنسان قام في الثلاثين سنة الأخيرة بالتنقيب عن النفط فبلغ عدد الحفريات عشرات الآلاف . وأن هذه الحفريات كانت في كل مرة تضع الناس أمام كافة النتائج الجيولوجية الناتجة عن هذا التنقيب .

جميع هذه النتائج أتت على شكل وثائق شكلت مصدراً هاماً للمعلومات التقنية عن الطبقات الأرضية العميقة الموجودة في الأحواض الترسيبية . هذه المعلومات عديدة ومتغيرة في الوقت نفسه وأهمها سجل خصائص الصخور وهو عبارة عم مسح جيولوجي يحتوي على كافة المعلومات عن الصخور التي يخترقها الحفر وعن مجمل العمليات المتعلقة بها .

تضاف إلى ذلك التسجيلات المستمرة للخصائص الفيزيائية للأراضي مثل :

1- المقاومة الكهربية .

2- درجة الإشعاعية .

3- الكثافة الإنتاجية .

4- كمية المياه والحرارة .

لكن تحديد خصائص المناجم لا تكفي لمعرفة طاقتها وإمكاناتها . وبالرغم من استعمال هذا المصدر للطاقة في العديد من البلدان إلا أن الجيوحرارية ذات الطاقة العالية سوف تبقى محدودة بقلة المناجم الطبيعية وبعدم قربها من المناطق الصناعية التي تتطلب بطبيعتها كميات كبيرة من الطاقة .

وغني عن الذكر أن بإمكان تلك الصناعات أن تذهب وتقام بالقرب من المناطق التي تزخر بمصادر الطاقة .

5- طاقة التمثيل الضوئي للنباتات :

تحتوي النباتات على الكلوروفيل والمركبات الطبيعية التي تمتص أطيافاً معينة ومحددة من الضوء المرئي بين الأحمر والبنفسجي .

والنبات لا يستفيد من إشعاع الشمس إلا 5 % في عملية البناء الضوئي وهذا الجزء من الطاقة مع أنه صغير نسبياً إلا أنه يعمل لإنتاج ما بين 150 – 200 بليون طن سنوياً من المادة العضوية الجافة ، وهي تساوي 800 مرة وزن جميع المواد التي ينتجها الإنسان سنوياً .

وكذلك أن بدون عملية التمثيل الضوئي لماء وجدت الحياة على سطح الأرض وذلك بسبب أن جميع الكائنات الحية تعتمد في الحصول على طاقتها اللازمة من النباتات الخضراء .

وهذه النباتات هي المنتجة للطاقة الكيميائية وهي تمثل المستوى الأول للطاقة الكيميائية الكامنة .

وباختصار مازالت عملية التمثيل الضوئي التي تحول الطاقة الشمسية إلى مركبات كيميائية من العمليات الغير معروفة ، وبالرغم من أنها عملية ذات مردود بسيط فإنها تحول الإشعاع الشمسي سنوياً إلى مركبات كيميائية مستقرة وبكميات تفوق حاجاتنا بعشرات المرات .

طاقة الهيدروجين (غير متجددة ولكن بديلة) :

يمكن تحويل غاز الهيدروجين إلى شكل آخر من الطاقة ويعتبر الهيدروجين من أكثر العناصر تواجداً في الكون حيث يمثل المادة الخام التي تكونت فيها كل العناصر الأخرى حيث أن كثير من النجوم والكواكب الأخرى تتكون من الهيدروجين .

ويعتبر الهيدروجين من ارخص أنواع الوقود المحضر صناعياً نسبة إلى كمية الطاقة المخزونة فيه .

وكذلك يعتبر الهيدروجين أحد بدائل الطاقة ولا يعد مصدراً أساسياً للطاقة ولكنه مصدراً ثانوياً للطاقة .

ويستهلك العالم حالياً من الهيدروجين ما يزيد عن 350 مليار متر مكعب سنوياً ، وينتج الهيدروجين حالياً ما النفط .

6- طاقة الكتلة الحيوية :

تطلق كلمة الكتل الحيوية على مجموعة المخلفات النباتية والحيوانية أو الميتة المتواجدة على سطح الأرض وقد تكون هذه المخلفات كالقمامة أو الروث ومخلفات الأشجار أو قد تكون سائلة كمخلفات الصناعات ومياه المجاري والتي يمكن إطلاق طاقتها الكامنة عن طريق الحرق المباشر أو بالتخمر .

وتشكل الطاقة الحيوية مصدراً هاماً للطاقة في معظم الدول ، والجزء الأكبر من استخدام الطاقة الحيوية يكون في الاستهلاك المنزلي خاصة في القرى والأرياف وفي الصناعات التقليدية الأخرى و الاحتياجات الزراعية مثل تجفيف المحاصيل الزراعية وغيرها .

وتكتسب طاقة الكتلة الحيوية أهمية خاصة لأنها طاقة متجددة ويمكن الاعتماد عليها إذا أهتم بالتشجير وتطوير التكنولوجيا بها.

تحويل الكتلة الحيوية إلى وقود :

توجد عدة تقنيات في الدول الغربية وبعض البلدان النامية من أجل الحصول على الطاقة من الكتل الحيوية .

حيث يمكن معالجة هذه المخلفات لإنتاج بدائل البنزين بواسطة التخمر والتقطير لبعض السكر لإنتاج الكحول الأيثيلي ويمكن الحصول على الكحول الأيثيلي من الخشب والغاز وذلك من المعاملة الحرارية للخشب وبقايا المحاصيل الزراعية .

ويمكن تحويل المخلفات الزراعية إلى ميثانول وذلك بتسخينها بمعزل عن الهواء عند درجة حوالي 700 درجة مئوية وهو ما يسمى بعملية البيروليسيس حيث يستخدم الميثانول في الوقت الحاضر كوقود للسيارات .

ويعتقد العلماء والباحثون أن الكتل الحيوية في الدول العربية كافية للوفاء بكامل احتياجاتها من الطاقة لو أحسن استغلالها بطرق ذات كفاءة عالية .

من ذلك يتضح أن التخلص من الكتل الحيوية أمر ضروري وحتمي هذا من جانب أما من الجانب الآخر فهو العائد الاقتصادي المحصل عليه من تدوير تلك النفايات وتحويلها إلى ثروة وطاقة ومواد أولية لعدة صناعات مثل الورق والزجاج والمعادن والسماد وغير ذلك .

وهي بذلك تعتبر مصدراً متجدداً للطاقة بالنسبة للوقود الأحفوري .

كذلك يمكن صناعة نوع من أنواع الطوب ومواد البناء ومواد عازلة والأهم من ذلك هو إنتاج الطاقة أو الوقود الأحفوري أو الطاقة الكهربية .

وهذا هام في الدول الغير نفطية .

وأنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية ، وهو يستخرج من محاصيل الذرة أو السكر. وتجري التجارب باستمرار لإيجاد وسائل اقتصادية لاستخدام الكتلة الحيوية في توليد الكهرباء. وإحدى هذه الطرائق تكون بحجز غاز الميثان المنطلق من المواد النباتية الذابلة وكذلك من المخلفات الحيوانية ومن ثم استخدامه كوقود في الغلايات البخارية. هنالك أيضاً تجارب أخرى تهدف إلى استخدام الأخشاب في صناعة الكهرباء، فحيث تكون صناعة الورق يمكن استعمال الفضلات الخشبية لتوليد طاقة كهربائية تغذي هذه الصناعات نفسها .

أما في بعض الدول العربية لا تزال تستخدم الكتل الحيوية للتدفئة شتاءً من مخلفات الحيوانات من أبقار وماعز، فضلاً عن المخلفات النباتية من المواسم الحقلية. وقد تناقص تدريجاً استخدام هذه المخلفات بأشكالها المختلفة بعد انتشار المدافئ التي تعمل على النفط ، حيث سهولة التعامل معها وتوافر الوقود ورخص سعره إضافة إلى وصول الطاقة الكهربائية إلى المنازل الريفية بسعر زهيد، الأمر الذي شجع الكثيرين على تأمين التدفئة بواسطة الكهرباء. ولإعطاء بعض الأرقام يمكن القول إن استخدامات الكتلة الحية في بعض الدول العربية ممكن أن تكون في المجالات التالية:
1 - استخدامات الطهي وتسخين المياه والتدفئة في المناطق الريفية.

2 - توليد الكهرباء بالحرق المباشر. وهنا يمكن استغلال المخلفات بكل أشكالها (الصلبة أو السائلة أو الغازية) ونأسف لعدم استطاعتنا إعطاء فكرة عن مجمل الطاقة الكهربائية لعدم توافر معلومات دقيقة عن حجم هذه المخلفات.
3 - إنتاج غاز ذي قيمة حرارية عالية من الفضلات الصلبة علاوة على إنتاج أسمدة ووسائل معالجة التربة.

7- طاقة المد والجزر :

تبين مما سبق أن جميع الطاقات المتوفرة للإنسان تستمد جذورها من الإشعاع الشمسي بشكل أو بآخر ، فالفحم الحجري والنفط والغاز الطبيعي ليست سوى استعادة للطاقة النباتية التي هدرت في العصور الجيولوجية الماضية .

أما الاستطاعة المائية فسببها الأشعة الشمسية التي بخرّت مياه البحر ورفعتها إلى طبقات الجو العالية والطاقة الهوائية ناتجة عن الاختلافات في درجة الحرارة بين طبقات الجو أما حرارة البحار فإنها ناتجة عن تسخين كميات هائلة من مياه المناطق الاستوائية .

وبالرغم من ذلك فهناك حالة شاذة عن المبدأ القائل بأن الشمس هي أصل الطاقة الموجودة على الأرض وهي حالة أخرى عرفت منذ القديم بالرغم من قلة أهميتها أنها :

طاقة المد والجزر المتولدة من جراء دوران الأرض حول نفسها .

الطاقة الناتجة عن دوران الأرض :

تدور الأرض حول الشمس بسرعة (18) ميلاً في الثانية ، أما وزنها وبالتالي فالطاقة الحركية التي تنتج عن دورانها طاقة كبيرة والأرض تدور أيضاً حول محورها ، وهي بذلك تمتلك طاقة حركية دورانية .

وهناك قوتا جذب خارجيتان تؤثران على الأرض وهما :

جاذبية الشمس و وجاذبية القمر وأسباب حدوث هذه الظاهرة تعود إلى عدم تساوي جاذبية القمر والشمس لأجزاء مختلفة من الأرض .

وبالرغم من عدم تفسير ماهية الجذب إلا أنه بالإمكان وصفها انطلاقاً من نتائجها . وأول معادلة وضعت بهذا الصدد هي قانون نيوتن الذي ينص أن قوة الجذب بين جسمين تكون متناسبة طرداً مع حاصل ضرب كتلتيهما ومتناسبة عكسياً مع مربع المسافة بينهما .

وبالرغم من أن وزن الشمس يعادل (27) مليون مرة من وزن الأرض إلا جاذبيتها لا تساوي إلا نصف جاذبية الأرض وذلك بسبب بعدها الشاسع عن الأرض .

واستناداً على ذلك يمكننا اعتبار جاذبية القمر على أنها العنصر الأساسي المؤثر على الأرض .

تنتج عن هذا الجذب حركتان تعرفان بالمدّ والجزر . والمدّ هو ارتفاع ماء البحر واندفاعه نحو الشاطئ . أما الجزر فهو العكس ، أي ارتداد الماء عن الشاطئ وهبوطه .

يحدث المدّ والجزر بطريقتين :

1- هي أن المياه المواجهة للقمر ترتفع بتأثير جاذبيته .

2- هي أن المياه الموجودة في الجهة الأخرى ترتفع بدورها نتيجة جذب القمر للأرض .

والتفسير الصحيح لحدوث المدّ في الجهة البعيدة عن القمر هو على شيء من التعقيد .

فالقمر يدور حول الأرض بالتأكيد ولكن إذا نظرنا إلى المادة نفسها بعين مجردة لوجدنا أن القمر والأرض يدوران حول بعضهما ( قانون النسبية ) .

ومركز الدوران هو مركز الكتل للأرض والقمر معاً . ويمكن تحديد هذا المركز إذا فرضنا وجود خيط لا وزن له يربط بين الأرض والقمر وحولنا إيجاد نقطة التوازن عليه .

وحيث أن الأرض أكبر من وزن القمر بثمانين مرة فإن نقطة الثقل هذه أقرب بكثير إلى الأرض منها إلى القمر .

وبما أن الأرض تدور دائماً حول محورها فإن نقطة الثقل هذه متحركة باستمرار ، لكنها تبقى على نفس المسافة من السطح وفي القسم المقابل للقمر .

وفي الوقت نفسه يدور القسم البعيد عن القمر حول هذه النقطة ولذلك تكون المياه في تلك الجهة دافعة تحت تأثير قوة مركزية جاذبة (القوة الطاردة المركزية !) وهي القوة التي تؤدي إلى ارتفاع المياه في الجهة المقابلة .

وباختصار ، هناك إذاً حركة مدّ في الجهة المقابلة للقمر سببها الجاذبية ، وحركة مدّ في الجهة المواجهة للأولى سببها القوة المركزية .

نتيجة لذلك ترتفع المياه في الجهتين بنفس المقدار الذي يبلغ حوالي (40) سنتمتراً في عرض المحيط .

وإذا أخذنا بعين الاعتبار حركة المدّ التي تسببها الشمس وجدنا أنها لا تساوي إلا نصف تأثير القمر . وعلى كل حال فعندما تكون الشمس والقمر على الخط نفسه ، أي عند ولادة القمر وعندما يكون القمر بدراً فإن المدّ يمرّ بحالته القصوى .

ويحدث ذلك في أوقات معينة ومتساوية في الجهات المقابلة من الأرض . أي متى كان معظم المدّ في مكان يكون كذلك في الجهة المقابلة له من الأرض ويكون معظم الجزر على نصف البعد بينهما .

أما الوقت بين المدّ والمدّ في أيام متتابعة فهو (24) و(50) دقيقة وهو الوقت الذي يحتاجه القمر كي يمر ثانية في خط الهاجرة لمكان ما .

هذه التحركات المائية تحدث ارتفاعاً في عرض المحيط . لكن هذا التردد للمد والجزر يحدث أمواجاً بطيئة تنتشر في كافة الاتجاهات انطلاقاً من خط الاستواء . وعندما تدخل هذه الأمواج مضيقاً معيناً ينتج عنها ارتفاع كبير للمياه وانخفاض بنفس الكميّة . وما من أحد شاهد ارتفاع المياه وانخفاضها إلا وتأثر بضخامة الطاقة التي تحملها هذه العملية في طياتها ، فقد كانت أمواج المدّ وما يرافقها من حركة أفقية عاملاً مهماً في تحركات السفن ، لا سيما السفن الشراعية .

ويختلف ارتفاع المدّ باختلاف المكان والفارق بين المدّ والجزر في عرض المحيط يبلغ الثمانين سنتمتراً .

أما أعلى المدّ فيحدث في خليج فوندي في نوفاسكوتيا حيث يصل ارتفاعه أحياناً 30متراًبسبب انحصار المياه في زاوية ضيقة وفي بريستول داخل القناة الإنكليزية حيث يصل إلى خمسة عشر متراً .

ولم يكتفي الإنسان بفهم أسباب المدّ والجزر وما يتولد من أمواج بسبب هذه الظاهرة ، بل ذهب يبحث عن طرق ممكنة لاستخدامها في توليد طاقة يضعها تحت تصرفه في عالم الصناعة وقد توصل إلى ذلك في السنوات الغابرة ولكن على نطاق ضيق .

وذلك بتوليد قوى ميكانيكية محدودة في عدد كبير من المراكز التي تقع عند مصبات الأنهار حيث يكون الوضع ملائماً ولكن أهمية ذلك زادت في السنوات الأخيرة .

أما عن الطريقة التي يمكن الاستفادة منها تكمن في بناء سدود مائية ويتم التحكم عن طريق بوابات السد . فعند ارتفاع الماء تقفل هذه البوابات في حالة أقصى مدّ ، ثم يعاد الماء إلى البحر عبر توربينات توليد الطاقة عند انحسار الماء وانخفاض منسوب الماء وقت الجزر .

فالطاقة الناتجة عن حركة البحر تختلف عن تلك الناتجة عن مجرى نهر ما لأن تدفق المدّ والجزر متقطع ، فالمدّ يحدث لست ساعات يعقبه جزر في الساعات الست التالية . وتحول هذه الطاقة إلى استطاعة غير ممكن عملياً إلا لفترات محددة .

بالإضافة إلى ذلك يتأخر حدوث المدّ والجزر (50) دقيقة كل يوم .

وهنالك صعوبة أخرى في استعمال طاقة المدّ والجزر هي فارق العلو الناتج يكون عدداً قليلاً فالأمكنة التي يصل فيها إلى أكثر من (20) متراً قليلة جداً .

وبما أن الاستطاعة تكون متناسبة طرداً مع فارق العلو ومع كمية المياه ، فإن الاعتماد على هذه الظاهرة يتطلب توفر كمية كبيرة من المياه ، وبالإضافة إلى ذلك ، فالمدّ يمر بحالته القصوى والدنيا وارتفاع المياه يتراوح بين(12) و(18) متراً ، لذلك فالطاقة الناتجة سوف تكون مقيّدة بهذا الاختلاف دائماً .

8- طاقة أمواج المحيطات والبحار :

تشكل أمواج المحيطات والبحار مصدراً هائلاً من مصادر الطاقة . وتنشأ الأمواج نتيجة حركة الرياح ، فطاقة الأمواج إذاً من أنواع الطاقة المنتشرة والموزعة على مساحات واسعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية .

وتنتج الأمواج في الأحوال العادية طاقة بين عشرة إلى مائة كيلو وات لكل متر من الشاطئ في المناطق متوسطة البعد عن خط الاستواء . لذا فإن الاستغلال الاقتصادي لطاقة الأمواج الميكانيكية يتطلب وجود عدد كبير من أجهزة أو وسائل لجمع هذه الطاقة ، ومن ثم تحويلها إلى طاقة كهربية على سبيل المثال .

وبالرغم من إمكانية تذليل كل هذه الصعوبات من الناحية الهندسية يظل القصور في هذا المصدر متمثلاً في عدم إمكان إنتاج الطاقة بصورة مستمرة وكذلك نجد عدم التوصل إلى طريقة تقنية مناسبة لاستغلال طاقة الأمواج بشكل فعّال واقتصادي .

الدراسات الاقتصادية ومسألة الطاقة :

تهديد وخوف من نقصان مصادر الطاقة الأولية . إعادة النظر في إستراتيجية الدول المنتجة للبترول .

وتبذير الدول الصناعية المتقدمة ....الخ تلك الصفات التي تميز عالمنا اليوم فيما يتعلق بالطاقة .

ومهما تكن التقديرات المعطاة لهذه المظاهر المختلفة ، فالنتائج واضحة فقد أدى الارتفاع المتزايد لكلفة استخراج الطاقة إلى جعل بعض الأمور أكثر حيوية مما كانت عليه سابقاً .

لكن هناك اختلافا أساسياً في هذا الوعي للدول المعنية ودرجة التصنيع والتقدم العلمي فيها . فهناك مجتمع الفيض حيث يزداد استهلاك الطاقة سنوياً بنحو 3,4 % وحيث يستمر الإنسان في تبذير الطاقة .

وتدل الدراسات على أن استهلاك الإنسان للطاقة وسوف يتضاعف عما هو عليه اليوم ، وذلك من أجل رفاهيته وراحته فعدد الذين يحتاجون للطاقة أعظم بكثير من الذين يسرفون في إنفاقها .

فقد أثبتت أخيراً مجموعة من خبراء الاقتصاد أنه إذا اتخذ الإنسان احتياطات جدية في الاقتصاد المتعلق بالطاقة وإذا عمل على تنمية موارده الطبيعية وإذا نوّع مصادر مختلفة للطاقة سوف يصبح بإمكانه الاستغناء عن المفاعلات النووية .

والاحتمال الآخر هو الحد من إسراف الطاقة ويصبح بالإمكان استرجاع قسم كبير من الطاقة الضائعة في الصناعة .

لنأخذ الآن مصادر الطاقة المتجددة ، فطاقة المدّ والجزر والطاقة المائية مازالت تحمل حلولاً مرضية فهي ذات مردود مرتفع بشكل عام ، ولا ينتج عنها آثار تساهم في تلوث البيئة ، إلا أنها مصادر محدودة تجعل منها تكملة للمصادر الباقية .

ففي ميدان الطاقة المائية ، لم يبق هناك إلا احتياطي بسيط لم يُستغل حتى الآن في أفريقيا .

فالتوربينات التي تسير بواسطة المدّ والجزر محدودة بحدود الأمكنة الطبيعية الموجودة .

أما وضع الطاقة الشمسية فهو مختلف ، فهذه الطاقة تعتبر فائضة ومع ذلك فالمساحات مرتبطة بجهاز التحويل المستعمل ففي البلدان الأوربية حيث تكون أوقات الشمس متغيرة ، يخشى أن من أن تصبح هذه الطاقة في صراع مع الحاجات الزراعية .

أما فيما يتعلق بالطاقة الهوائية التي كان استعمالها منتشراً في الماضي فإنها طاقة ضعيفة المردود مما يخفف من أهميتها وانتشارها .

أما طاقة الأرض الجوفية فتحتل مركزاً متوسطاً بين هذه المصادر لأنها اسُتغلّت أخيراً في بعض المناطق الملائمة .

ومشكلة هذا النوع من الطاقة تتلخص بكيفية حفر آبار تصل إلى الصخور العميقة ذات الحرارة المرتفعة وتأمين اتصال بين هذه الصخور والمياه المضغوطة التي تصل إليها وتغطي مساحات كبيرة منها .

نستخلص مما سبق أن :

1- إن مشكلة مصادر الطاقة المتوفرة هي مشكلة غير مطروحة في المدى القريب .

2- إن المشكلة الأساسية تتعلق باختيار مصدر للطاقة على المدى البعيد يكون متماسكاً ويلبي بالإضافة إلى قضايا النضوب ، كافة الحاجات التي تجعل من قبوله اجتماعياً أمراً مفروغاً منه .

3- بانتظار أن يتم هذا الاختيار ، لابد من اعتماد عدة حلول مرحلية ، إلا أن سياسات الطاقة الحالية ما زالت تجازف بالمدى البعيد من أجل المدى القريب .

لا تستعمل معظم الثروات المتعلقة بالطاقة استعمالاً مباشراً بسبب الفروقات الموجودة بين خصائص إنتاج الطاقة وخصائص استعمالها النهائي .

هذه الفروقات هي في الوقت نفسه :

مكانية : فيكون إنتاج الطاقة الأولية بالدرجة الأولى متمحوراً في وحدات كبيرة موجودة في نقاط محددة .

وتعيين مكان هذه الوحدات متعلق بضغوط جغرافية ( وجود مصادر الطاقة بجوار مساقط المياه ) واقتصادية وسياسية . أما الاستعمال النهائي للطاقة فهو على العكس من ذلك ، موزع على طول الأرض وعرضها وبشكل لا مركزي على الإطلاق .

زمنية : فإنتاج الطاقة الأولية عملية مستمرة في الوقت بينما يختلف الطلب بين لحظة وأخرى بنسب هائلة .

فيزيائية : ذلك أن إنتاج الطاقة الأولية يتم أحياناً بشكله المائع ( سائل أو غاز ) أو صلب وأحياناً بشكل كهرباء . بينما يتم الاستهلاك النهائي على شكل حرارة وطاقة ميكانيكية .وهذا يتطلب عدداً معيناً من التحويلات .

إذاً فالاختلاف بين هيكلية إنتاج الطاقة الأولية ، وهيكلية استهلاكها النهائي يؤدي إلى إدخال بعض العناصر بين العمليتين :

- نقل في المكان .

- نقل في الزمان ( التخزين ) .

- مجموعة معقدة من التحويلات .

فالطاقة الشمسية تملك ميزة هائلة لأنها تستطيع سد عدد كبير من الحاجات اللامركزية مباشرة وتتيح تخفيض أهمية الشبكات الكهربية بفضل إقامة مفاعلات شمسية مدروسة .

أما تعيين مكان المفاعلات النووية بعيداً عن مراكز الاستهلاك فإنه يؤدي بالمقابل إلى إقامة جهاز نقل معقد للطاقة ، يزيد من صعوبته النقص الحاصل في التمارس اللازم لصنع أسلاك الشبكات الكهربية .

حماية البيئة من الملوثات الناتجة من أنواع الطاقة :

عندما كان الهدف سدّ حاجات السوق لم تهمل التطورات التكنولوجية حاجات أخرى فحسب بل كانت سبباً لنشوء حاجات جماعية ساهمت في توليدها .

هذه الحاجات الاجتماعية التي نشأت من تحول الهياكل التكنولوجية والاقتصادية والاجتماعية .

إن الوعي الاجتماعي لهذه المشاكل هو أحد العناصر التي سوف تساهم في المستقبل بإعادة بث الاعتقاد السائد حالياً بأن هناك شكلاً محدداً لنمو الطاقة ينطبق على شكل محدد للنمو الاقتصادي هو التصنيع الضخم المستهلك والمبذر للطاقة .

هذا الوعي الاجتماعي لا يمكن أن يظهر إلا من خلال مرحلة معينة .

وصعوبته تكمن في عوامل ثلاثة :

- إن تقييم حسنات التكنولوجيا يشدد على الجوانب الإيجابية فيها ويعمل على طمس سلبياتها .

- إن بعض السلبيات لا تظهر إلا بعد فترة من التطبيقات وقد تستغرق طويلاً .

- تعتبر الأخطار الناجمة عن هذه السلبيات غير ثابتة ويسود اعتقاد بأن إقامة تكنولوجيا أخرى جديد ة كفيل بالتخلص منها علماً بأنها قد تكون أخطر من الأولى .

إن التشكيلات الاجتماعية التي حتى اليوم مؤيدة لأي تطور تقني ، وقد بدأت تؤثر على تطور التكنولوجيا في المستقبل . وقد بدا المجتمع يعي أن حل مشكلات الطاقة لا يتم بالقضاء على البيئة ، لكن المرور من الوعي الفعّال هو بالنهاية الطريق الوحيد لاختيار سياسية الطاقة الملائمة .

إن فهما جيداً للعلاقة بين الطاقة والمجتمع يقتضي محاربة الأخطار الموجودة بالإضافة إلى الأخطار الكامنة التي قد تنشأ في المستقبل .

ومن بين كافة الحلول المطروحة للتخلص من هذه النفايات ، لا يوجد حل واحد مقبول ومرض للجميع فتراكم النفايات في مناجم الملح أو رميها في البحر لا يشكلان حلاً مرضياً .

ذلك أن طمرها يفقدنا السيطرة عليها ، وهناك اقتراحات بإرسالها إلى الفضاء البعيد – الشمس بحد ذاتها فنبلة هائلة – لكن الخوف من أن يؤدي فشل الرحلة الفضائية إلى وقوع النفايات من جديد فوق مجالنا الأرضي قاد هذا إلغاء هذا الحل .

وبالرغم من أن المفاعل المنتج أوفر من المفاعل الحراري العادي بمائة مرة إلا أن العمل به يقتضي به يقتضي إخراج قضبان البلوتونيوم من فترة لأخرى وتنظيفها وتخزينها و إدخالها في قلب المفاعل من جديد .أي باختصار معالجة أطنان من هذه المادة الخطيرة .

كل هذه يؤدي إلى القول أنه من المستحيل إثبات كون الاستعمال الذري هو استعمال أمين وموثوق .

يضاف إلى ذلك كله وضع علماء البيئة الذين كانوا قادرين على فرض وجهات نظرهم حول قضايا الأمان في المفاعل ، إن الرغبة الملحة لهذه الجماعات بمتابعة عملهم وبفرض تحسينات جديدة على طرق الأمان وتجاه البيئة ، أتاحت بعضاً من ازدياد كلفة المفاعلات النووية بشكل عام.

أما الإشعاع الشمسي الذي يمثل شكلاً رفيعاً من الأشكال الطاقة وقد نشأت الحياة على سطح الأرض بفضله . ونمت عليها بفضله ، فلا يمكن أن ينشأ من استعماله بأية طريقة من الطرق ، أي خطر أو إزعاج لنباتات الأرض وحيواناتها ، في حين استعمال أي نوع آخر من أنواع الوقود يؤدي حتماً إلى تلوث الهواء والماء والأرض .

فلا يجوز استعمال الوقود إذاً إلا في المناطق التي لا تتوافر فيها أية وسيلة أخرى للحصول على الطاقة . أما في المناطق المشمسة من سطح الأرض فإن الواجب يقضي باستعمال الطاقة الشمسية .

ويمكن تصنيف فضلات إنتاج الطاقة واستغلالها كما يلي :

1- فضلات غازية :

ويكون معظمها على صورة أكاسيد مثل ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النتروجين وأكسيد الكبريت وتنطلق جميعها من تصنيع الوقود الأحفوري .

2- فضلات سائلة :

مثل تسربات الوقود السائل في مواقع الإنتاج والنقل والتصنيع وفضلات المياه المشبعة بالأحماض الناتجة عن تصنيع الفحم .

3- فضلات صلبة :

مثل الرماد الناتج عن احتراق بعض الوقود الأحفوري .

4- فضلات حرارية :

وذلك مثل إنتاج الطاقة واستغلالها من المفاعلات النووية التي يتم تبريدها عن طريق المياه .

5- فضلات مشعة :

وذلك تنتج عن طريق عمليات الانشطار النووي في المفاعلات النووية .

ومن أنواع التلوث الناتج من الطاقة :

- التلوث الهوائي .

- التلوث الحراري .

- التلوث الإشعاعي .

- التلوث الضوضائي .

1- التلوث الهوائي :

إن بعض العلماء يعتقدون أنه نظراً لزيادة استهلاك الوقود سواءً في وسائل النقل أو في المصانع فإن كمية ثاني أكسيد الكربون ستزداد في الغلاف الجوي مما يسبب في المستقبل تغيرات في الظروف الجوية وارتفاعاً في درجة الحرارة وذلك لقدرة ثاني أكسيد الكربون على امتصاص الأشعة تحت الحمراء القادمة من الشمس .

والهواء عبارة عن طبقة سميكة تحيط بالأرض وله فوائد جمة ، والغلاف الجوي مكون من طبقات كل طبقة تحتوي على مكونات مختلفة فمثلاً تتركز مكونات الهواء في الطبقة السفلى والتي تسمى التربوسفير بينما الطبقة التي تليها في الارتفاع وهي طبقة الستراتوسفير تحتوي على نسبة أقل من مكونات الهواء السابقة مع وجود الأوزون وعدم احتوائها على بخار الماء .

وينطلق إلى الهواء نتيجة الأنشطة الصناعية ، وأنشطة إنتاج الطاقة في الأغراض الحياتية خليط من ملوثات الهواء بتركيزات تلحق ضرراً بالإنسان وسائر الكائنات الحية .

وهناك عدة وسائل لمكافحة التلوث الهوائي :

- نظراً لكون احتراق الوقود احتراقاً غير كامل سواءً في المصانع أو في وسائل النقل هو المسئول الأول عن تلوث الهواء بالغازات الكيميائية فإنه يجب التركيز على كيفية احتراق الوقود الكامل الأمثل لكي نخفف من تركيز الغازات الكيميائية الملوثة للهواء مثل أكاسيد الكربون و أكاسيد النيتروجين و الهيدروكربونات .

- حيث أن الكبريت الموجود في الوقود سواء الفحم أو البترول المستخدم في الصناعة أو محطات توليد الكهرباء ، أو وسائل النقل المختلفة هو المسئول الرئيسي عن التلوث بأكاسيد الكبريت لذلك فإنه لابد من استخدام وقود خالٍ من الكبريت .

- عادة يضاف رباعي الكيل الرصاص إلى وقود السيارات لغرض تحسين الرقم الأوكتيني وبالتالي تخفيف الفرقعة وهذا يؤدي إلى التلوث بمركبات الرصاص السامة .

- إن أفضل طريقة للتقليل من الغازات والجسيمات الصادرة من مداخن المصانع كمخلفات كيميائية هو إيجاد طرق إنتاج محكمة الغلق . كما ينصح باستخدام وسائل لتجميع الجسيمات والغازات .

- التخلص السليم من المخلفات السائلة والصلبة ويشمل التخلص السليم الاستفادة منها في التصنيع مثل صناعة السماد من مياه المجاري و القمائم وكذلك استخلاص الحديد والنحاس من السيارات الخردة وغير ذلك .

2- التلوث الحراري :

تشكل الطاقة الحرارية المنطلقة من الآلات الحرارية ومنشآت توليد الطاقة التلوث الحراري للبيئة ويمكن لتلوث الحراري أن يؤثر على المناخ الأرضي انطلاقاً مما يلي :

- تتحول معظم الطاقة التي يستخدمها الإنسان إلى حرارة كافية للتأثير في المناخ .

- من خلال إنتاج الطاقة على الأرض يسهم الإنسان في إثارة عمليات فيزيائية وكيميائية وحيوية تؤثر معاً في مجريات المناخ .

- نتيجة لتوليد طاقات حرارية كبيرة عبر التفجيرات النووية ، أصبح لدى الإنسان أداة حرارية مؤثرة في تغيير المناخ الأرضي .

3- التلوث الإشعاعي :

لا تقل خطورة التلوث بالأشعة عن التلوث بالمواد الكيميائية سواءً على الإنسان أو الحيوان أو النبات . حيث زيادة في الإشعاع نتيجة تنفيذ عمليات الانشطار النووي السلمية المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربية ، وعبر مختلف مراحل الصناعة النووية يتم تسرب مقادير متفاوتة من الإشعاع ولكن المقدار الضار منها

يتسرب خلال عملية تصنيع الوقود .

4- التلوث الضوضائي :

الضوضاء مشكلة بيئية مسبباتها الأنشطة الصناعية ووسائل النقل ومحطات القوى وغيرها من الوسائل الحديثة التي تسبب أصواتاً عالية .

وإن أهم المزايا الأساسية للطاقات المتجددة يكمن في كونها مصادر للطاقة لا تنضب كما أنها مصادر نظيفة للطاقة. إن مشكلة إنتاج طاقة نظيفة تمثل معادلة صعبة يدخل في صلبها المستفيد والمتضرر على السواء. فإذا كانت الدولة غير مكترثة لموضوع التلوث فان المنتجين سوف يتشجعون أكثر على التلويث، ذلك أن توظيف أموالهم في إنتاج طاقة ملوثة أجدى لهم من الناحية الاقتصادية. على العكس من ذلك، إذا كان ثمن تنظيف البيئة مرتفعاً ومفروضاً على الملوِّث أكثر منه على المواطن، فان الشركات التي تساهم في تلوّث البيئة سوف تعيد حساباتها وتجد أن إنتاج طاقة نظيفة هو أقل كلفة. إن المعضلة التي نواجهها اليوم لا تقتصر فقط على تقويم النتائج الاقتصادية الآنية من إنتاج هذا النوع من الطاقة أو ذاك، بل تتناول تقدير النسبة التي يجب أن تضاف إلى كلفة الإنتاج بسبب بث حامض الكبريت في الجو مثلاً. سوف نواجه أسئلة من طراز: ما هو السعر الحقيقي للإنتاج؟ وما هي العلاقة بين السعر وبين حسنات هذه التقنية أو تلك؟ وما إلى ذلك من أسئلة كانت ولا تزال محور نقاش في الدول المتطورة. في ألمانيا مثلاً تم التوصل إلى نتيجة مفادها انه لو أضفنا إلى سعر إنتاج الكهرباء من المعامل الحرارية النسبة التي من شأنها التعويض من الضرر اللاحق بالبيئة من جراء بث الملوثات في الجو، لوجدنا أن سعر إنتاج الطاقة الكهربائية من هذه المعامل هو أكثر بـ 0.07 دولار لكل كيلو وات ساعي مقابلة بإنتاج الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح. إن اعتماد التقنية الطاقات المتجددة من شمس ورياح وماء لا يلحق بالبيئة ضرراً يُذكر. ويمكننا القول أن هذا الموضوع، مع ما يرتديه من أهمية، قد يكون كافياً للجزم بأن الطاقات المتجددة سوف تؤدي دوراً أساسياً في المستقبل لتحقيق توازن بين استثمار الموارد الطبيعية وبين المحافظة على الطبيعة.

سبل تعزيز الطاقة المتجددة في الدول العربية

أ - دعم الأسعار:

إن التوصل إلى استخدام واسع النطاق للطاقات المتجددة يتطلب وضع استراتيجية تسمح للمواطن بأن يحصل على هذه التقنية بسعر معقول غالباً ما يجب أن يكون مدعوماً من الحكومة أو خاضعاً لتسهيلات من المؤسسات الخاصة .

إن دعم الطاقات المتجددة في المراحل المبكرة قد يكون سياسة لتعريف الجمهور على حسنات هذه الطاقات وجعله يقبل عليها، وتالياً فان نتائج هذه السياسة ستدفع بالقطاع الخاص إلى البدء بصناعات محلية أو تجميعية للقطع المستوردة. في كل الأحوال فانه من المنطقي أن ينطلق الدعم من بعض الوزارات، كوزارة الموارد المائية والكهربائية ووزارة البيئة، لتجنب خطر التلوث وترشيد الاستهلاك وتالياً تخفيف المصاريف الناتجة من كل ذلك. إن دعم الدولة عبر مؤسساتها لكل الحلقات التي تساهم بخلق الطاقات المتجددة بدءاً بالمصنع وانتهاءً بالمستهلك سيؤدي دون شك دوراً مميزاً في جعل هذه الطاقات تساهم أكثر في تأمين حاجات المجتمع من الطاقة .

ب - تجميع الإمكانات :

إن التعاطي مع مشاكل الطاقة في العالم بهدف الحد من استعمالها بطرائق غير عقلانية لم يرتق إلى مستوى التخطيط والتوجيه الحكومي ولا إلى مستوى التنسيق بين الدولة والمؤسسات الخاصة. ينتج من ذلك أن إمكانات القطاع الخاص التي يمكن أن تساهم في دعم خطط التنمية غير مستفاد منها على الإطلاق. إن تحسين أداء تقنية الطاقات المتجددة يعتمد على التطور العلمي وتأهيل الاختصاصيين. لذا فان ثمة حاجة إلى القيام بالكثير من الأبحاث بالتنسيق مع الجامعات المحلية لخلق مناخ يشجع على الاستثمار في مشاريع الطاقة وتبيان مستوى مساهمة الطاقات المتجددة في تأمين حاجات المجتمع. فعلى العالم العربي أن ينشئ في الحقيقة وزارة للطاقة يكون من أهدافها رسم سياسة تنظم للمدى البعيد عملية إنتاج الطاقة واستخدامها على نحو يضمن توازناً بين موارد البلد وإمكاناته وبين تزايد الطلب على الطاقة.

إننا نقترح في هذا البحث القيام بالخطوات الآتية:

1- تأليف فريق عامل لوضع أطلس الرياح وأطلس الإشعاع الشمسي وأطلس المياه وتوفير معلومات موثقة عن موارد الكتلة الحيوية في العالم. ومن ثم تنفيذ التجارب العملية في مختلف القطاعات، كالأبنية السكنية والمدارس والمنشآت الزراعية وغيرها، بغية تأمين كلي أو جزئي لحاجاتها من الطاقة.

2 - إنشاء بنك معلومات يعطي الباحثين معلومات وافية عن حاجات العالم العربي إلى الطاقة في الحاضر والمستقبل ويؤدي تلقائياً إلى تحسين القدرة التخطيطية على المستوى الوطني .

3- إجراء دورات تدريبية لتكوين الكوادر المحلية بالتعاون مع الخبرات المحلية الدولية .

4 - السماح لأصحاب منشآت الطاقة الشمسية والهوائية وغيرها من الطاقات المتجددة باستيراد المواد الأولية اللازمة للتصنيع معفية من الضرائب.

5 - اعتبار السطح الأخير في الأبنية المتعددة الطوابق ملكية مشتركة لجميع ساكني المبنى وتالياً يحق لكل منهم تركيب جهاز تسخين شمسي على هذا السطح.

6 - التعاون مع نقابة المهندسين والهيئات المختصة لتشجيع استعمال السخان الشمسي والتدفئة الشمسية بهدف الوصول إلى مرحلة لا تعطي رخص البناء فيها ما لم تكن دراسة مخططات شبكة المياه قائمة على أساس التسخين الشمسي إذا أمكن ذلك .

7 - تشجيع المصارف على تقديم قروض طويلة الأمد (5 - 6 سنوات) بفوائد قليلة لكل مواطن يرغب في اقتناء نظام تسخين شمسي مثلاً أو الاستثمار في مجال الطاقات المتجددة .

8 - وضع البرامج الإعلامية الهادفة إلى تعريف المواطن على أهمية الطاقات المتجددة وسبل الإفادة منها على نحو علمي وموضوعي .

ويمكن الاستفادة من الطاقة الشمسية إذا عمل ما يلي :

1- القيام بنشر الوعي العلمي بأهمية الطاقة الشمسية على المستوى الأكاديمي والتطبيقي وعلى عامة المواطنين.

2- تشجيع البحث في علوم الطاقة الشمسية وتطبيقاتها.

3- إيجاد البنية الأساسية لنقل وتطوير صناعة تكنولوجيا الطاقة الشمسية .

4- التعاون والمشاركة مع الهيئات العلمية المختلفة المحلية والدولية المهتمة بتطوير الطاقة الشمسية.

5- تصميم وتنفيذ أنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة.

الخاتمة

نجد من خلال البحث أن تكلفة المواد الأساسية اللازمة لأجهزة استخدام الطاقة المتجددة من أهم العوامل التي تحد من استخدام هذه الطاقة بالإضافة إلى أن هناك بعض العوامل تحول دون استخدامها في الوقت الحاضر بشكل اقتصادي مثل قلة الإشعاع الشمسي في بعض الأماكن من الكرة الأرضية .

وكذلك تأثير العوامل الجوية مثل الرياح والأمطار والثلوج وتغير الطقس خلال السنة وبعض العوامل الأخرى .

ورغم هذه الصعوبات إلا أن الطاقة المتجددة قد استخدمت مثل توليد الكهرباء وتحلية المياه وإنارة الإشارات الضوئية للطرق والبث اللاسلكي .

فكل هذه ستقود المجتمع العالمي إلى التقدم نحو الطاقة المتجددة حيث ستمثل بعد فترة زمنية المصدر الأساسي للطاقة .

وآخر دعوانا أن الحمد لله رب العالمين .

هذا وبالله التوفيق .