من طرف ???? الأربعاء أبريل 14, 2010 5:44 pmيزداد الاعتماد على الطاقات البديلة في ضوء ارتفاع أسعار النفط. ويعتقد الخبراء إن البترول والغاز سيكونان متاحين على مدى الخمسين سنة المقبلة، وبعدها يصبح ذلك المصدر شحيحاً. وتعتبر هذه فترة وجيزة نسبياً لا سيما، أن البدائل المطروحة وفي مقدمتها استخدام الطاقات المتجددة، لا تزال في بداياتها. ومن هنا تأتي أهمية التركيز على تطوير هذه الطاقات في المستقبل المنظور.
الحلّ يأتي من الشمس
وتتجه الأنظار نحو توليد الطاقة من الشمس، التي تعتبر مصدراً ثابتاً وقوياً. ويجري التفكير في الاعتماد على الخلايا الشمسية التي لا تحتاج سوى إلى قدر ضئيل من الصيانة. وبدأ هذا الاعتماد قبل عقود عدّة في شكل محدود للغاية كالحال في ألمانيا التي شرعت في استخدامها منذ خمسينات القرن الماضي. غير أن توافر النفط والغاز والفحم الحجري بسعر خفيض حدّ من تطوير الطاقات المتجددة والاستثمار الواسع فيها. وتتميز الخلايا الشمسية بأنها تعمل حتى في حال كانت السماء غير صافية، ما يعني صلاحيتها للاستخدام في أوروبا والبلدان التي لا تتمتع بشمس ساطعة على مدار السنة.
ترتبط عملية تطوير استخدامات الطاقة وتوسيعها في شكل عام وخصوصاً الشمسية منها، بالحد من استهلاكها من خلال استعمال مصابيح وأجهزة كهربائية خفيضة الاستهلاك. ويرى الدكتور يواخيم كروجر وهو اختصاصي ألماني في أنظمة الطاقة الحديثة، ان كفاءة استخدام الطاقات تشكل أبرز تحديات المستقبل. ولا يعني ذلك في رأيه، الاكتفاء باستخدام الأجهزة التي توفر الطاقة، وإنما اعتماد تصاميم معمارية تأخذ بعين الاعتبار سطوع الشمس بحيث يكون المبنى معرضاً لها قدر الإمكان. كما يعني استخدام مزيد من العزل لتقليل ضياع الطاقة وتخفيف الاستهلاك. وعلى هذا الأساس تعمل ألمانيا على تطوير ما يسمى باسبور الطاقة. وحسب كروجر، يعني ذلك ان المنزل أو البناء الذي لا يوفر استهلاك الطاقة يصبح سعره أقل... إن مثل هذه الإجراءات مهمة كونها ستقلّل من احتياجات كل شخص، إذ ليس المهم الاقتصار على تطوير التكنولوجيا الموجودة بل اتخاذ إجراءات توفر استهلاك الطاقة.
وعلى رغم توافر الشمس الساطعة في دول غرب آسيا وشمال أفريقيا وغرب أميركا وجنوبها وغرب استراليا والسعودية وإيران لا توجد محطات كبيرة في هذه الدول لتوليد الطاقة الشمسية حتى الآن. وتبلغ الطاقة المركبة من محطات توليد الطاقة الشمسية في تلك الدول حوالي نصف غيغاواط، مع العلم أنها تسعى للحصول على 630 غيغاواط منها في عام 2040. وفي هذا الإطار، يشير خبراء الى أن محطات الخلايا الشمسية يمكنها ان تعمل قرابة 8000 آلاف ساعة في السنة عن طريق استعمال... البخار. فثمة إمكان لتخزين البخار وإعادة استخدامه عندما لا تسطع الشمس. ويعني ذلك زيادة التركيز مستقبلاً على محطات الطاقة الشمسية.
تكنولوجيا الطاقة الشمسية
لقد صُمّم الكثير من الأنظمة لاستغلال الشمس في توليد الطاقة منها نظام الأبراج التي تتألف من صفوف من المرايا تعكس أشعة الشمس على نقطة واحدة من البرج. «بما ان درجة الحرارة في هذه النقطة تصل إلى 1500 درجة حرارية، يُستعمل نوع خاص من السيراميك في منطقة الحرارة العالية» كما يقول كروجر، ويضيف: «هذه الطريقة دخلت حيز التطبيق، إذ يجري العمل على تركيب محطة في ألمانيا ومحطتين أخريين في أسبانيا والولايات المتحدة».
أما النظام الثاني فهو نظام المرايا الشمسية، التي تتخذ شكل «القطع المكافىء» فكأنها شمسية مقلوبة، ما يؤدي الى تركيز أشعة الشمس على نقطة واحدة تُدعى الممتص. وتُسيّر تلك المرايا لتتوافق مع حركة الشمس على مدار النهار. وبذا، تدور المرايا مع الشمس، لتعود الى موضعها الأصلي عند الغروب. «هذه النوعية من المحطات منتشرة على نطاق كبير حيث توجد محطة طاقتها حوالى 500 ميغاواط وأخرى بطاقة تزيد على 300 ميغاواط في ألمانيا؛ ويجري العمل على إنشاء محطة في أسبانيا بطاقة تصل إلى حوالى 500 ميغاواط»، كما يقول كروجر.
ويعتمد النظام الثالث على الطبق الشمسي الذي يجمع الضوء في نقطة عند منتصفه، فتعطي كمية كبيرة من الطاقة.
ويرتكز النظام الرابع إلى عدسات «فريسنيل» التي تُركّز على انعكاس الأشعة الشمسية على أنابيب الامتصاص، التي تبقى ثابتة في مكانها. «هناك عيب في هذه النوعية وهو عدم وجود انعكاس كامل لأشعة الشمس على أنابيب الامتصاص في فترة الصباح»، كما يرى كروجر.
وأخيراً، هناك نظام المرايا الشفافة التي تُركّب في الأماكن ذات المطابخ الكبيرة لكي تولّد البخار أيضاً. وجُرّب هذا النظام في الهند، حيث أُنشئت محطة لتخدم 150 ألف شخص. ويعيب هذا النظام الانخفاض في كفاءته، على رغم سهولة التعامل معه.
الحلّ يأتي من الشمس
وتتجه الأنظار نحو توليد الطاقة من الشمس، التي تعتبر مصدراً ثابتاً وقوياً. ويجري التفكير في الاعتماد على الخلايا الشمسية التي لا تحتاج سوى إلى قدر ضئيل من الصيانة. وبدأ هذا الاعتماد قبل عقود عدّة في شكل محدود للغاية كالحال في ألمانيا التي شرعت في استخدامها منذ خمسينات القرن الماضي. غير أن توافر النفط والغاز والفحم الحجري بسعر خفيض حدّ من تطوير الطاقات المتجددة والاستثمار الواسع فيها. وتتميز الخلايا الشمسية بأنها تعمل حتى في حال كانت السماء غير صافية، ما يعني صلاحيتها للاستخدام في أوروبا والبلدان التي لا تتمتع بشمس ساطعة على مدار السنة.
ترتبط عملية تطوير استخدامات الطاقة وتوسيعها في شكل عام وخصوصاً الشمسية منها، بالحد من استهلاكها من خلال استعمال مصابيح وأجهزة كهربائية خفيضة الاستهلاك. ويرى الدكتور يواخيم كروجر وهو اختصاصي ألماني في أنظمة الطاقة الحديثة، ان كفاءة استخدام الطاقات تشكل أبرز تحديات المستقبل. ولا يعني ذلك في رأيه، الاكتفاء باستخدام الأجهزة التي توفر الطاقة، وإنما اعتماد تصاميم معمارية تأخذ بعين الاعتبار سطوع الشمس بحيث يكون المبنى معرضاً لها قدر الإمكان. كما يعني استخدام مزيد من العزل لتقليل ضياع الطاقة وتخفيف الاستهلاك. وعلى هذا الأساس تعمل ألمانيا على تطوير ما يسمى باسبور الطاقة. وحسب كروجر، يعني ذلك ان المنزل أو البناء الذي لا يوفر استهلاك الطاقة يصبح سعره أقل... إن مثل هذه الإجراءات مهمة كونها ستقلّل من احتياجات كل شخص، إذ ليس المهم الاقتصار على تطوير التكنولوجيا الموجودة بل اتخاذ إجراءات توفر استهلاك الطاقة.
وعلى رغم توافر الشمس الساطعة في دول غرب آسيا وشمال أفريقيا وغرب أميركا وجنوبها وغرب استراليا والسعودية وإيران لا توجد محطات كبيرة في هذه الدول لتوليد الطاقة الشمسية حتى الآن. وتبلغ الطاقة المركبة من محطات توليد الطاقة الشمسية في تلك الدول حوالي نصف غيغاواط، مع العلم أنها تسعى للحصول على 630 غيغاواط منها في عام 2040. وفي هذا الإطار، يشير خبراء الى أن محطات الخلايا الشمسية يمكنها ان تعمل قرابة 8000 آلاف ساعة في السنة عن طريق استعمال... البخار. فثمة إمكان لتخزين البخار وإعادة استخدامه عندما لا تسطع الشمس. ويعني ذلك زيادة التركيز مستقبلاً على محطات الطاقة الشمسية.
تكنولوجيا الطاقة الشمسية
لقد صُمّم الكثير من الأنظمة لاستغلال الشمس في توليد الطاقة منها نظام الأبراج التي تتألف من صفوف من المرايا تعكس أشعة الشمس على نقطة واحدة من البرج. «بما ان درجة الحرارة في هذه النقطة تصل إلى 1500 درجة حرارية، يُستعمل نوع خاص من السيراميك في منطقة الحرارة العالية» كما يقول كروجر، ويضيف: «هذه الطريقة دخلت حيز التطبيق، إذ يجري العمل على تركيب محطة في ألمانيا ومحطتين أخريين في أسبانيا والولايات المتحدة».
أما النظام الثاني فهو نظام المرايا الشمسية، التي تتخذ شكل «القطع المكافىء» فكأنها شمسية مقلوبة، ما يؤدي الى تركيز أشعة الشمس على نقطة واحدة تُدعى الممتص. وتُسيّر تلك المرايا لتتوافق مع حركة الشمس على مدار النهار. وبذا، تدور المرايا مع الشمس، لتعود الى موضعها الأصلي عند الغروب. «هذه النوعية من المحطات منتشرة على نطاق كبير حيث توجد محطة طاقتها حوالى 500 ميغاواط وأخرى بطاقة تزيد على 300 ميغاواط في ألمانيا؛ ويجري العمل على إنشاء محطة في أسبانيا بطاقة تصل إلى حوالى 500 ميغاواط»، كما يقول كروجر.
ويعتمد النظام الثالث على الطبق الشمسي الذي يجمع الضوء في نقطة عند منتصفه، فتعطي كمية كبيرة من الطاقة.
ويرتكز النظام الرابع إلى عدسات «فريسنيل» التي تُركّز على انعكاس الأشعة الشمسية على أنابيب الامتصاص، التي تبقى ثابتة في مكانها. «هناك عيب في هذه النوعية وهو عدم وجود انعكاس كامل لأشعة الشمس على أنابيب الامتصاص في فترة الصباح»، كما يرى كروجر.
وأخيراً، هناك نظام المرايا الشفافة التي تُركّب في الأماكن ذات المطابخ الكبيرة لكي تولّد البخار أيضاً. وجُرّب هذا النظام في الهند، حيث أُنشئت محطة لتخدم 150 ألف شخص. ويعيب هذا النظام الانخفاض في كفاءته، على رغم سهولة التعامل معه.
