الدليل الكامل لمصادر واستخدامات الطاقة المتجددة

تزداد الحاجة إلى الحصول على مصادر طاقة جديدة نتيجة الازدياد في عدد السكان حول العالم، وتحتل الطاقة المتجددة الأولوية مع ما تتسم به من ميزات تجعل منها الخيار الأمثل. وقد أثبتت الأبحاث والدراسات التي تجريها مراكز الأبحاث حول العالم تزايد استخدام الطاقة المتجددة من مصادرها المختلفة، وضرورة إعطاء هذا الموضوع حقه من الاهتمام، كما في تقرير مؤسسة EMBER

في هذا المقال، سنناقش جميع التساؤلات التي قد تخطر في بالك حول الطاقة المتجددة، وستتعرف إلى أنواعها  ومميزاتها وعيوبها. إضافة إلى أننا جمعنا نهايةً أشهر المواقع والكتب لتبقى على اطلاع على كل جديد في هذا المجال.

معلومات عن الطاقة المتجددة

تعريف الطاقة المتجددة

عرّفت كلية ولاية بنسلفانيا الطاقة المتجددة بأنها طاقة تتولد من مصادر طبيعية تتصف بالتجدد الدائم وعدم النضوب مثل ضوء الشمس والرياح والأمواج، وتأتي في أشكال مختلفة بتأثيرات بيئية غير واضحة، في مقابل الطاقة البديلة التي تشير إلى طاقة بديلة للوقود الأحفوري العضوي  تكون ذات تأثير غير مؤذٍ على البيئة.

   ما الفرق بين الطاقة المتجددة وغير المتجددة؟

تبدو الطاقة الخضراء المتجددة ومصادرها المتعددة هامة جداً لكون الطاقة غير المتجددة كالفحم أو البترول تتصف بصعوبة استبدالها مباشرةً بعد نضوبها، تبسيطاً للأمر، نذكر أبرز الفروقات بين الطاقة المتجددة وغير المتجددة في الجدول التالي:

اقرأ أيضاً ما هي الطاقة غير المتجددة وهل يجب استبدالها بالطاقات المتجددة؟

ما الفرق بين الطاقة المتجددة والطاقة المستدامة؟

يُستخدم المصطلحان كمترادفين حتى بين الخبراء في المجال، ولكن في الواقع يوجد بعض الفروقات بينهما

هل يمكن تخزين الطاقة المتجددة؟

يقصد بتخزين الطاقة الاحتفاظ بالطاقة المنتجة بهدف الاستفادة منها في وقت لاحق عبر استخدام جهاز تخزين يسمى خلية مدخرة أو بطارية…فهل الطاقة المتجددة قابلة للتخزين؟ لا يقتصر التحدي على إنتاج المزيد من الطاقة من مصادر متجددة، بل يتعداه إلى تحدي تخزينها والاحتفاظ بها لاستخدامها وقت الحاجة.

كان أحد هذه الحلول هو حل بطارية المحيط التي طورتها شركة فريتس بليك؛ هذه البطارية عبارة عن جيوب ضخمة تثبت في قاع المحيط تُملأ بماء البحر بواسطة توربينة رياح، وعند الحاجة إلى الكهرباء يتم ضخ المياه عبر ضغط المحيط الذي يمر في التوربينات ناتجا عنه الكهرباء.  أيضا هنالك خيار آخر يتمثل في بطارية تخزين الطاقة العائدة لشركة إنرجي فولت بارتفاع 60 متراً.

تاريخ الطاقة المتجددة

احتياج الناس إلى الطاقة هو احتياج قديم تم تلبيته في معظم الأحيان من مصادر غير متجددة كالفحم والغاز الطبيعي، ومع كون هذه المصادر تتصف بعدم الديمومة، أصبح التفكير بمصادر دائمة حاجةً وضرورةً ملحةً مع ازدياد أعداد السكان في جميع أنحاء العالم، ولا سيما بعد اكتشاف علاقة مباشرة بين الطاقة المستمدة من مصادر غير متجددة وتدهور المستوى المعيشي والصحي؛ فمثلاً حصلت الكثير من حالات الربو  نتيجة التلوث الناتج عن محطات الطاقة.

نتيجة لذلك، أقرت الدول وفي مقدمتها الولايات المتحدة الأمريكية بالحاجة إلى تنوع في مصادر الطاقة، وإلى الحصول عليها من مصادر أخرى وفي مقدمتها الطاقة المتجددة. 

وفي نظرة فاحصة لتاريخ ظهور هذه الطاقة، يظهر تباين في معرفة الإنسان لمصادرها المختلفة، وسنتحدث في هذه الفقرة عن تاريخ أشهر هذه المصادر:

1. الطاقة الشمسية: يعود اكتشافها لويليام روبرت جروف في عام 1839م وهو أول من اخترع خلايا وقود الهيدروجين؛ لم تطبق بشكل عملي كمصدر طاقة إلا بعد مرور 100 عام. تطورت فيه هذه التقنية الجديدة. بُنيت أول محطة للطاقة الشمسية في كاليفورنيا 1981م، بلغ فيها عدد المرايا التي استُخدمت لعكس ضوء الشمس  8018 مرآة.
2. الطاقة الكهرومائية: كان الأوروبيون أول من استخدم المياه في توليد الطاقة في عام 200 قبل الميلاد، حيث استخدموها في التحكُّم بطاحونات القمح، ثم تطور استخدامها بعد عدة قرون في توليد الكهرباء، وبنيت أول محطة كهرومائية في عام  1882 في مدينة أبليتون في ويسكونسين.
3. طاقة الرياح: استُخدمت طواحين الهواء في طحن الحبوب لأول مرة في عهد الإمبراطورية الفارسية، ثم استخدمها الهولنديون في ضخ الماء والحد من الفيضانات، تقع اليوم أضخم مزرعة رياح في العالم في كاليفورنيا، بعد أن بدأ بناء مزارع الرياح في عام 1981 استجابة لأزمة الطاقة التي حصلت في  1970.
4. الكتلة الحيوية: هل تعلم أن الكحول الذي نشربه في وقتنا الحاضر كان يُستخدم في عام 1826 لمد المحركات بالطاقة؟ في 1940 بُنيت أول محطة إيثانول في الولايات المتحدة الأمريكية؛ يُصنع معظم الإيثانول من تخمير الذرة، وتطور إنتاجه خلال فترة الكساد العظيم 1929-1939؛ ما أدى إلى انعكاسه إيجاباً  على المزارعين من حيث إنتاج الذرة وارتفاع سعرها. ثم في عام 2007، أصدرت الحكومة الأمريكية قانون الأمن واستقلال الطاقة الذي أدى إلى حدوث ازدهار وانتعاش في إنتاج الإيثانول واستهلاكه.

اقرأ أيضاً الطاقات المتجددة حل الأردن بوجه أزمات الطاقة العالمية

ما هي أهم مصادر الطاقة المتجددة؟

• الشمس: هي واحدة من أكثر مصادر الطاقة وفرة. كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض في الساعة الواحدة يتجاوز حاجة الكوكب من الطاقة لمدة عام كامل. على الرغم من أنها أحد أفضل مصادر الطاقة المتجددة، إلا أن حجم الطاقة التي يمكن أن نحصل عليها يختلف بحسب الوقت من اليوم والفصل، والموقع الجغرافي.
• الرياح: تعدّ الرياح مصدراً وفيراً للطاقة النظيفة المتجددة، وتنتشر مزارع الرياح في المملكة المتحدة التي تولد الطاقة من الرياح وتساهم مساهمة فعالة في شبكة الكهرباء الوطنية.
• المد والجزر: هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومائية التي توظف تيارات المد والجزر في توليد الطاقة. وعلى أنه بالرغم من عدم توفّره بصورة مستمرة كغيره من مصادر الطاقة الكهرومائية، إلا  أنه سهل التنبؤ بحدوثه وبالتالي العمل على تعويضه بالوقت المناسب.
• باطن الأرض: تًستخدم حرارة باطن الأرض في توليد الطاقة التي يُستفاد منها في تدفئة المنازل بصورة مباشرة، أو في إنتاج الكهرباء، أو كوقود للتنقلات. .
• طاقة الكتلة الحيوية: يقصد به تحويل الوقود الصلب المصنوع من المواد النباتية  والمخلفات إلى كهرباء، تتضمن الكتلة الحيوية حرق المواد العضوية لإنتاج الكهرباء، وأصبحت هذه العملية أكثر كفاءة، وتتم بطريقة نظيفة في وقتنا الحالي. بتحويل النفايات النباتية والصناعية والمحلية إلى وقود صلب وسائل، تساهم الكتلة الحيوية في تزويد الطاقة بطريقة اقتصادية وصديقة للبيئة.

ما هي أنواع الطاقة المتجددة وما الأمثلة عنها؟

الطاقة الشمسية:  تُستخدم هذه الطاقة في توليد الطاقة الكهربائية بواسطة محركات ميكانيكية أو محولات فولتوضوئية. تُحوّل الطاقة الشمسية أيضاً إلى أشكال أخرى تُستخدم في أغراض مختلفة مثل: تقطير الماء وتحويله إلى ماء صالح للشرب، أو لأغراض صناعية، أو لأغراض محلية كالطهي. تعد محطة ايفانباه للطاقة الشمسية في كاليفورنيا واحدة من أهم المشروعات.

طاقة الرياح: تُستخدم هذه الطاقة في تحريك الأشياء، ويتم تحويلها إلى أشكال مختلفة كهربائية مثلاً باستخدام عنفات. تعدّ هذه الطاقة آمنة وصديقة للبيئة بالكامل إذ لا يصدر منها أي ملوّثات بيئية ، كما تمتاز من غيرها من الطاقات المتجددة أنها الأقل تكلفة من بينها. تساهم الإمارات في مشاريع عديدة على المستوى الدولي والعربي لتوليد الكهرباء من طاقة الرياح من هنا . وللاطلاع على أكبر 10 مزارع رياح في العالم انقر هنا

طاقة الماء: هذه الطاقة هي واحدة من أكثر الطاقات المطورة اقتصادياً نتيجة بناء سد أو حاجز لتخزين الماء خلفه، ثم التحكم بكمية الماء المستخدم لتشغيل التوربين بهدف توليد الكهرباء. ويمتاز هذا المصدر بأنه أكثر استخداماً من طاقة الشمس أو الرياح، إذ يساعد على تخزين الطاقة من أجل استخدامه عند ارتفاع الطلب عليها. في بعض الحالات،  تعدّ الطاقة الكهرومائية خياراً اقتصادياً جيداً، ويمكن استخدامه في توليد الكهرباء لأغراض منزلية ومحلية. تُستخدم الطاقة الحركية للمياه الجاري في تدوير العنفات التي تكون متصلة بمولدات كهربائية تدور مع العنفات في مجال مغناطيسي ينتج عنه توليد الكهرباء. للاطلاع على أهم 10 مشاريع بالطاقة الهيدرو إلكترونيك

الطاقة الحيوية: هي عبارة عن تجميع الغازات المنبعثة من احتراق جميع أنواع المخلفات النباتية والحيوانية والمنزلية؛ تُجمّع هذه الغازات ومنها غاز الميثان حتى تُستخدم لاحقاً في تشغيل محطات الطاقة الكهربائية.

الطاقة الأرضية: يُقصد بها طاقة الحرارة الأرضية، حيث يُستفاد من حرارة باطن الأرض في تسخين الماء الذي يُستخدم في تدوير التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية، أو في تدفئة المنازل في المناطق الباردة مثل أيسلندا التي تعد أهم الدول التي تعتمد على هذه الطاقة. تعدّ هذه الطاقة من أكثر أنواع الطاقات المتجددة استدامةً بسبب وفرتها الدائمة وعلى مدار العام. يمكنك الاطلاع على أضخم 10 مصادر للطاقة الحرارية الأرضية

استخدامات وحلول الطاقة المتجددة

تعددت استخدامات الطاقة الخضراء النظيفة منذ القدم لأغراض مختلفة، فكان استخدام طاقة الرياح في طحن الحبوب، وطاقة الرياح في تحريك القوارب في البحر، وطاقة الشمس في إشعال النار وأغراض الطهي. ولكن مع مرور الوقت، بدأت هذه الاستخدامات تأخذ منحى أكثر تنظيماً في مجالات مختلفة.

في مجال الصناعة

تبرز في هذا المجال الطاقة الشمسية وطاقة الرياح من بين أنواع الطاقات المتجددة الأخرى؛ فتستخدم الطاقة الحرارية المستمدة من طاقة الشمس في صناعات قائمة على الحرارة مثل صناعة الورق، ومعالجة المعادن، وصناعة الأغذية. وليس ذلك فحسب بل بدأ التوجه يزداد لتوليد الكهرباء من طاقة الشمس ومد المنازل والمصانع بها.

من ناحية أخرى، تولد الكهرباء أيضاً من طاقة الرياح، وكانت تعتمد منذ القدم في صناعة البهارات والكاكاو والدهانات والأصباغ. ساهم هذا الاستخدام في الحد من التلوث الناتج عن المصانع، وساعد في ضبط استخدام الوقود الأحفوري.

في مجال الزراعة

توفر الطاقة البديلة حلاً ممتازاً للمزارعين وصديقاً للبيئة، فبدلاً من استخدام المصادر المعتمدة على الوقود الأحفوري توافرت مصادر الطاقة الخضراء، لتكون بديلاً عن مولدات الديزل الباهظة التكلفة في السقاية والري عبر  استخدام أنظمة الري المعتمدة على طاقة الشمس، وضخ المياه من الآبار وطحن الحبوب باستخدام طاقة الرياح.

في مجال الطاقة

كثر مؤخراً الطلب على توليد الطاقة باستخدام مصادر الطاقة الخضراء، مع تزايد المعاناة في توليد الكهرباء من مصادر الطاقة غير المتجددة وازدياد المنافسة بين الدول على الحصول عليها، فباتت الكهرباء تُولَّد باستخدام طاقة الرياح وطاقة الشمس، ومن خلال الاستفادة من طاقة المد والجزر عبر تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية،

في مجال النقل

يتركز استخدام الطاقة المتجددة في مجال التنقلات من خلال استخدام الطاقة الكهربائية التي تتولد من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في تحريك وسائل النقل من سيارات وقطارات تعمل على الكهرباء بدل البنزين، فكانت بذلك أحد الحلول الأساسية في الحد من انبعاثات الكربون وتلوث الهواء.

في الحياة اليومية

تسعى الحكومات إلى إدخال الطاقة الخضراء في تقديم الخدمات في مفاصل الحياة اليومية، فبدأت بتزويد المنازل بالكهرباء من خلال توليدها من طاقة الشمس أو الرياح.

إيجابيات وسلبيات الطاقة المتجددة

إيجابيات الطاقة الخضراء

• لا تنضب.
• آمنة.
• تحسّن الصحة العامة.
• توفر فرص عمل.
• تحتاج تكاليف صيانة أقل.
• تقلل التقلبات في أسعار الطاقة.
• يزيد من الاستقلال الاقتصادي للدول.
• يمكن إعادة تدوير مخلفات هذه المصادر.

سلبيات الطاقة الخضراء

• ليست متوفرة على مدار الساعة.
• كفاءة تكنولوجيات الطاقة المتجددة منخفضة.
• التكلفة الأولية مرتفعة.
• مساحات واسعة لإقامة مواقع العمل.
• إعادة تدوير أجهزة الطاقة المتجددة.
• ليست صديقة للبيئة بشكل كامل.
• تحتاج إلى تخزين.
• تتأثر بالعوامل الجغرافية.

كتب عن الطاقة المتجددة

●         كتب إنجليزية عن الطاقة المتجددة 

1- Sustainable  Energy Transformation, Power and Politics

يطرح هذا الكتاب التحولات التي مرت فيها الطاقة من الماضي حتى الوقت الحاضر، مسلطاً الضوء على التحديات والفرص التي تواجه بناء نظام الطاقة المستدامة في ظل المشكلات الأساسية التي تواجه الدول مثل ظاهرة الاحتباس الحراري، والتلوث، وارتفاع تكلفة إنتاج موارد الطاقة وغيرها رابط الكتاب من هنا 

2- Sustainable Energy Systems Planning, Integration, and Management

دراسة بحثية أكاديمية  حول الطاقات المتجددة. رابط الدراسة باللغة الإنجليزية

3- Renewable Energy: Physics, Engineering, Environmental Impacts, Economics And Planning 4the Edition

رابط التحميل للكتاب

4- Energy Systems and Sustainability

رابط الكتاب انقر هنا

5-  Integration of Renewable Energy Sources into the Power  Grid Through PowerFactory

●  كتب عربية عن الطاقة المتجددة

1- كتاب :الطاقة المتجددة” لمروان عبد القادر أحمد

يناقش هذا الكتاب  مفهوم الطاقة ومصادرها وتحدياتها، ثم المشكلات الناتجة عن نضوبها وظهور الحاجة للبحث عن مصادر بديلة وفي قمتها الطاقة المتجددة، مناقشاً أفضل الاستراتيجيات التي يمكن اتباعها في توظيف هذه الطاقة بالشكل الأمثل. رابط الموقع

2- الطاقة البديلة: مصادرها واستخداماتها

أصبح من المؤكد للعلماء أن مصادر الوقود الأحفوري ستنضب عاجلاً أم آجلاً، ما دفع العلماء والباحثين لإيجاد بدائل دائمة. يناقش الكتاب مصادر الطاقة المتجددة المتنوعة، ومستقبل الطاقة في العالم. رابط التحميل

3- كنوز الكتلة الحيوية – طاقة متجددة وثروات لا تنضب

كتاب في الموارد الطبيعية يناقش فيه المؤلف مصادر الطاقة المتجددة، ويذكر أنواع كل منها، مع مناقشة مصادر الكتلة الحيوية واستخداماتها بالأمثلة، إلى جانب عرض تطبيقات عملية في كل الدول العربية والأجنبية. رابط الموقع

أهم المواقع الخاصة بالطاقة المتجددة

1. إيرينا IRENA: (الوكالة الدولية للطاقة المتجددة): منظمة حكومية دولية تدعم البلدان في سعيها للتحول إلى الطاقة البديلة. رابط الموقع
2. Penn State Extension – The Pennsylvania State University

                  كلية العلوم الزراعية في جامعة بنسلفانيا، تعطي كورسات علمية في مجال الزراعة والطاقة المتجددة. من هنا

ختاماً، تبرز الطاقة المتجددة بمصادرها وأنواعها المتعددة بوصفها الحل البديل والأمثل للتحديات التي تعاني منها الدول على مستوى الكثافة السكانية والأضرار البيئية وأمور أخرى، ومن أجل تحقيق الاستفادة القصوى منها، يتحتم إجراء الدراسات والأبحاث والاطلاع على الموضوع بتفصيل أكبر بعد المعلومات الأساسية التي قدمها لك هذا المقال حول الطاقة المتجددة.