أنواع الطاقة البديلة وفوائدها

تبحث العديد من المؤسسات الخاصة والهيئات العامة (مثل الهيئات الحكومية والمؤسسات التعليمية) عن مصادر طاقة نظيفة ومتجددة لتلبية احتياجاتها من حلول الطاقة المستدامة ، مدفوعة بذلك لدورها ومسؤوليتها تجاه المجتمع وتوفير مصادر طاقة بديلة رخيصة ونظيفة تجاه البيئة مقارنة بمصادر الطاقة التقليدية.

حلول الطاقة المستدامة موجودة في كل مكان حولنا في الهواء ، وفي أعماق الأرض وفي المحيطات في انتظار الاستفادة منها. فيما يلي بعض مصادر الطاقة البديلة والمستدامة التي بدأ استخدامها مؤخرًا.

أنواع الطاقة البديلة

هناك العديد من أنواع الطاقة البديلة وهي:

1- الطاقة الحيوية

إنه نوع من الطاقة المتجددة المشتقة من الكتلة الحيوية لتوليد الحرارة والكهرباء (أو لإنتاج الوقود السائل مثل الإيثانول والديزل الحيوي المستخدم في النقل). نشير هنا إلى النفايات البيولوجية من أي مادة عضوية تأتي من النباتات أو الحيوانات. على الرغم من أن الطاقة الحيوية تولد نفس الكمية تقريبًا نشبع كوقود أحفوري تقليدي ، تزيل النباتات المزروعة ككتلة حيوية كمية متساوية من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي مع الحفاظ على تأثير بيئي محايد نسبيًا.

هناك مجموعة متنوعة من الأنظمة المستخدمة لتوليد هذا النوع من الكهرباء من حرق الكتلة الحيوية مباشرة إلى التقاط واستخدام غاز الميثان الناتج عن التحلل الطبيعي للمواد العضوية.

يمكننا استخدامه اعتمادًا على نشاط كل منشأة ، وهناك العديد من الطرق لدمج الطاقة الحيوية في خطط الطاقة المستدامة الخاصة مثل:

  • يمكن تحويل آلات التشغيل لاستخدام الوقود الحيوي مثل الإيثانول أو الديزل الحيوي.
  • يمكن تجهيز مرافق التصنيع لحرق الكتلة الحيوية مباشرة لإنتاج البخار الذي تلتقطه التوربينات لتوليد الكهرباء. في بعض الحالات ، يمكن أن يكون لهذه العملية غرض مزدوج من خلال تشغيل المرفق واستخدام النفايات لإنتاج الطاقة ، على سبيل المثال يمكن لمصانع الورق استخدام نفايات الخشب لإنتاج الكهرباء والبخار للتدفئة.
  • يمكن للوحدات الزراعية تحويل مخلفات الماشية إلى كهرباء باستخدام أنظمة صغيرة مصممة خصيصًا لهذه العملية.
  • يمكن للمدن الصغيرة الاستفادة من غاز الميثان الناتج عن الهضم اللاهوائي للنفايات العضوية في مدافن النفايات واستخدامها كوقود لتوليد الكهرباء.

2 - الطاقة الحرارية الجوفية

الطاقة الحرارية الجوفية ، كما يوحي الاسم ، مشتقة من حرارة الأرض نفسها. يمكن الحصول على هذه الحرارة بالقرب من السطح أو الصخور الساخنة أو خزانات المياه الساخنة تحت الأرض.

تستخدم محطات الطاقة الحرارية الأرضية هذه المصادر الحرارية لتوليد الكهرباء. على نطاق أصغر بكثير ، يمكن لنظام المضخات الحرارية الجوفية الاستفادة من درجة حرارة الأرض الثابتة على بعد عشرة أقدام فقط تحت السطح للمساعدة في توفير الحرارة لمبنى قريب في الشتاء ، أو المساعدة في تبريده في الصيف.

كيف يمكننا استخدامها؟ وهل يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الأرضية جزءًا من حلول الطاقة البديلة المستدامة على نطاق واسع؟ أو أن تكون جزءًا من حلول الطاقة البديلة المستدامة والميسورة التكلفة محليًا؟

قد يشمل الاستخدام المباشر للطاقة الحرارية الأرضية ما يلي:

  • تدفئة مباني المكاتب أو المصنع.
  • المساعدة على زراعة النباتات في الصوبات الزراعية.
  • تسخين المياه في المزارع السمكية.
  • المساعدة في العمليات الصناعية المختلفة (مثل إنتاج الحليب مبستر).

3 - الطاقة الكهرومائية

ما تبقى من مواقع المياه التي كانت تستخدم سابقًا لتشغيل المطاحن والمناشر في أمريكا هي الآن مواقع تاريخية وسياحية ومتاحف إلى حد كبير. اليوم ، يتم التقاط الطاقة الحركية للأنهار المتدفقة بطريقة مختلفة تمامًا وتحويلها إلى طاقة مائية.

ربما يكون أكثر أنواع الطاقة الكهرومائية شيوعًا هو النظام الذي يتم فيه إنشاء السدود لتخزين المياه في الخزانات ثم التدفق عبر التوربينات لإنتاج الكهرباء. يُعرف هذا باسم "ضخ الطاقة الكهرومائية" حيث يتم توزيع المياه بين الخزانات السفلية والخزانات العلوية للتحكم في توليد الكهرباء بين أوقات انخفاض الطلب وأوقات الذروة.

هناك نوع آخر يسمى "الطاقة الكهرومائية في النهر “يقوم على جزء من تدفق الأنهار عبر قناة ولا يحتاج إلى سد. يمكن أن تتراوح محطات الطاقة الكهرومائية في الحجم من المشاريع الضخمة مثل السدود الكبيرة التي بنتها البلدان إلى أنظمة الطاقة الكهرومائية الأصغر المختلفة.

يعتمد الاستخدام المباشر للطاقة الكهرومائية بشكل طبيعي على الموقع الجغرافي. إذا افترضنا أن مصدر الممر المائي متاح وموثوق ، فيمكن استخدامه بالطرق التالية:

  • يمكن بناء محطات صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية لتزويد المزارع أو البلدات الصغيرة بالكهرباء.
  • يمكن للمدن الصغيرة تسخير قوة الممرات المائية المحلية من خلال بناء أنظمة طاقة مائية متوسطة الحجم.

4 - طاقة الهيدروجين

يعتبر الهيدروجين من أبسط العناصر في الطبيعة (يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد) ، وهو متوفر بكثرة ، ومع ذلك فهو لا يحدث بشكل طبيعي كغاز على الأرض. بدلاً من ذلك ، يوجد في المركبات العضوية (الهيدروكربونات مثل البنزين والغاز الطبيعي والميثانول والبروبان) والماء (H2O). يمكن أيضًا إنتاج الهيدروجين في ظل ظروف معينة بواسطة بعض الطحالب والبكتيريا ، باستخدام ضوء الشمس كمصدر للطاقة.

الهيدروجين ذو طاقة عالية ، ويوجد القليل من المخلفات عند حرقه. تم استخدام الهيدروجين السائل لإطلاق المركبات الفضائية والصواريخ منذ عام 1950. وتقوم خلايا وقود الهيدروجين بتحويل الطاقة الكيميائية في الهيدروجين إلى كهرباء ، مع كون الماء النقي والحرارة هما المنتجان الثانوي الوحيدان. ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون تسويق خلايا الوقود هذه كوسيلة عملية إلى المزيد من المرافق محدودًا بحيث تنخفض تكاليفها ويتم تطوير إمكانية استخدامها للجميع.

استخدامات طاقة الهيدروجين

يستخدم كل الهيدروجين المستخدم في الولايات المتحدة تقريبًا في الصناعة لتنقية البترول ومعالجة المعادن وإنتاج الأسمدة ومعالجة الأطعمة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام خلايا وقود الهيدروجين كمصدر للطاقة حيث يتم دمج ذرات الهيدروجين والأكسجين لتوليد الكهرباء. يوجد حاليًا بضع مئات من المركبات التي تعمل بالهيدروجين في الولايات المتحدة ، وهو رقم يمكن أن يزداد مع انخفاض تكلفة إنتاج خلايا الوقود وزيادة عدد محطات التعبئة. تشمل التطبيقات العملية الأخرى لهذا النوع من الطاقة المتجددة ما يلي:

  • خلايا وقود كبيرة توفر الكهرباء في حالات الطوارئ للمباني والمواقع البعيدة.
  • السيارات الكهربائية بخلايا الوقود الهيدروجينية.
  • السفن البحرية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين.

5- طاقة المحيطات

هناك نوعان من الطاقة التي يمكن أن تنتجها المحيطات: الطاقة الحرارية من حرارة الشمس والطاقة الميكانيكية من حركة المد والجزر والأمواج. يمكن تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات إلى كهرباء باستخدام عدة أنظمة مختلفة تعتمد على درجات حرارة المياه السطحية الدافئة. تتم "الطاقة الميكانيكية للمحيط" عن طريق تسخير تدفقات المد والجزر الناتجة عن دوران الأرض وتأثير الجاذبية للقمر. يمكن أيضًا تحويل الطاقة من الأمواج التي تحركها الرياح واستخدامها لتقليل تكاليف الكهرباء التجارية. هناك أيضًا تقنيات أقل تطوراً تستخدم تيارات المحيطات ورياح المحيط وتدرجات الملوحة كمصادر لتحويل الطاقة.

تعتبر طاقة المحيطات قطاعًا متقدمًا لإنتاج الطاقة البديلة ، لكن مستقبلها يبدو واعدًا حيث تغطي المحيطات أكثر من 70٪ من سطح كوكبنا. التطبيقات التجارية والعامة لموارد الطاقة هذه مقيدة بالجغرافيا والإرشادات التنظيمية. تشمل الاستخدامات العملية الأخرى للطاقة من المحيط:

  • يمكن استخدام مياه المحيط الباردة من أعماق السطح تحت السطحي لتبريد المباني (حيث يتم إنتاج المياه المحلاة غالبًا كمنتج ثانوي).
  • يمكن للمجتمعات الساحلية استخدام الطرق لتسخير طاقة المحيطات الطبيعية الموصوفة أعلاه لتكملة احتياجات الطاقة البلدية والطاقة.

6- الطاقة الشمسية

بصرف النظر عن الطاقة الحرارية الأرضية والهيدروجين ، تلعب الشمس دورًا مهمًا في جميع الطاقة المتجددة الأخرى المذكورة. ومع ذلك ، يتم تحقيق الاستخدام المباشر لمصدر الطاقة المتجددة هذا من خلال التقاط طاقة الشمس مباشرة. يتم استخدام مجموعة متنوعة من تقنيات الطاقة الشمسية لتحويل طاقة الشمس والضوء إلى أنظمة تدفئة وإضاءة وماء ساخن وكهرباء وتبريد للشركات والصناعة. تستخدم الأنظمة الكهروضوئية الخلايا الشمسية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. يمكن استخدام أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية لتدفئة المباني عن طريق تسخين المياه من خلال الألواح الشمسية.

يمكن تجميع حرارة الشمس بتركيز أكبر عن طريق الألواح الشمسية المخصصة التي تسخن وتغلي الماء كما هو الحال في مولد البخار التقليدي لإنتاج الكهرباء. يمكن للمباني التجارية والصناعية أيضًا تسخير طاقة الشمس لتلبية الاحتياجات واسعة النطاق مثل التهوية والتدفئة والتبريد. يمكن أيضًا تصميم التصميمات المعمارية للمباني والمنشآت بعناية للاستفادة من الشمس كمصدر للضوء أو التدفئة أو التبريد.

طرق استخدام الطاقة الشمسية

يمكن للكيانات العامة والخاصة الاستفادة من فوائد الطاقة الشمسية للأعمال بعدة طرق متنوعة ، بما في ذلك:

  • تركيب نظام طاقة شمسية (معدات على السطح ، صفوف في حقل ، أو بناء مرآب) واستفادة المالك والمقيم أو المستأجر أو المشارك في اتفاقية تركيب واستثمار الطاقة الشمسية.
  • شراء الطاقة الشمسية التي تم إنشاؤها وتنفيذها من قبل أرباب العمل. استثمر في تزويد الآخرين بالطاقة الشمسية التجارية خارج الموقع.
  • بناء أو إعادة تأهيل المباني بأنظمة الطاقة الشمسية للاستفادة من الماء الساخن أو التبريد أو تشغيل أنظمة التهوية.
  • توظيف التصاميم المعمارية في تصميم الهياكل التي تستفيد من الخصائص الطبيعية للشمس للتدفئة والإضاءة.

7- طاقة الرياح

يمكن اعتبار الرياح شكلاً من أشكال منتجات الطاقة الشمسية بسبب الرياح الناتجة عن التسخين غير المتماثل وتبريد الغلاف الجوي من الشمس (بالإضافة إلى دوران الأرض والعوامل الطبوغرافية الأخرى). يمكن التقاط تدفق الرياح بواسطة توربينات الرياح وتحويلها إلى كهرباء. على نطاق أصغر ، لا تزال طواحين الهواء تستخدم اليوم لضخ المياه في المزارع.

الرياح هي إحدى أفكار الطاقة المستدامة للشركات التي يمكن دمجها لتقليل تكاليف استخدام الكهرباء. تتوفر أنظمة توليد طاقة الرياح لتلبية احتياجات الطاقة المتجددة للعديد من الأحداث.

  • تولد التوربينات الكهرباء كمكمل لإمداد المؤسسة بالكهرباء (عندما تهب الرياح ، تذهب الطاقة المولدة من النظام للتعويض عن الحاجة إلى الكهرباء).
  • تولد مزارع الرياح الكهرباء التي يمكن بيعها لقطاعات مختلفة ، إما تعاقديًا أو من خلال عمليات العطاءات التنافسية.

تنمية الطاقة المستدامة

هناك العديد من الطرق للمشاركة بشكل غير مباشر في أي من حلول الطاقة المستدامة هذه أو جميعها. هناك طريقة أخرى للمؤسسات الراغبة في تبني المسؤولية الاجتماعية باختيار حلول الطاقة البديلة التي تقدمها الشركات المتخصصة في إنتاج هذه الطاقة أو من خلال الاستثمار في أنظمة الطاقة المتجددة التي لا تتطلب بناء أو صيانة أي معدات.

هناك شهادات دولية تمنح للأنظمة (شهادات الطاقة المتجددة RECs) التي تدعم إنتاج أنظمة ومعدات الطاقة المتجددة. إنها سلع قابلة للتداول وتؤكد الشهادات الممنوحة أن الكهرباء تم توليدها من مصدر طاقة متجددة يغذي شبكة الكهرباء المشتركة. تقوم وكالة أو وكالة المواصفات بتعيين رقم تعريف فريد لكل جهاز يتم إنتاجه بواسطة الشركات المصنعة للطاقة البديلة ، والذي يمكن بعد ذلك بيعه في السوق المفتوحة.

يمكن للمرافق الكهربائية والشركات والهيئات العامة أيضًا شراء هذه الأجهزة والمعدات لتأمين موارد الطاقة النظيفة كجزء من جهودها للحد من التأثيرات على البيئة. تسمح اللجان الحكومية المعنية بمسألة دعم مبادرات اعتماد الطاقة المتجددة لقوى السوق بتحفيز المزيد من مطوري أنظمة الطاقة الخضراء على الاستثمار في هذا المجال ، وفي المستقبل القريب اعتمادًا على المكان الذي تتواجد فيه ، قد تتمكن أيضًا من شراء الطاقة المتجددة مباشرة من منشأة خاصة لتوليد الطاقة مخفية في منطقتك.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى