الطاقة المتجددة.. نظام اقتصادي شمسي للمستقبل

تتميز الطاقة الشمسية بالنظافة الفائقة، وباستثناء الإنسان فبقية الكائنات الحية يكفيها النسبة التي تصلها من الطاقة الشمسية، مما يشير إلى أن الاحتياج البشري للطاقات المولدة اصطناعياً ( بحرق الوقود الاحفوري وتفجير الذرة ) يجب أن يكون في أضيق الحدود. ويمكن تحقيق ذلك لو راجعنا احتياجاتنا الضرورية فعلاً من الطاقة الصناعية. وبجوار الطاقة الشمسية المباشرة نجد الطاقات الطبيعية الأخرى، كطاقة الرياح والمد والجزر والأمواج ومساقط المياه وغيرها، وجميعها طاقات نظيفة بلا مخلفات ولا أضرار بيئية.
وإذا كان لا بد من خفض الانبعاثات الكربونية بالقدر الكافي لتثبيت المناخ، فيتعين على العالم حتماً ألا يقتصر على تحسين كفاءة الطاقة فحسب، بل عليه أن يستنبط مصادر جديدة للطاقة، وعلى الرغم من أن هذا الهدف ممكن التحقيق نظرياً بالطاقة النووية أو بمصادر الطاقة المتجددة المرتكزة على ضوء الشمس فإن التحول الأخير عن الطاقة النووية على النطاق العالمي والتقدم السريع الذي يحرز في مجال المصادر المتجددة يقدمان دليلاً قوياً على أننا مقبلون على مستقبل شمسي.
ووضع العصر الشمسي هو – من نواح كثيرة – وضع عصر الفحم عندما اخترع المحرك البخاري في القرن الثامن عشر. ففي ذلك الوقت كان الفحم الحجري يستخدم لتدفئة المنازل وصهر خام الحديد ولم تكن فكرة استخدام المحركات البخارية التي تدار بالفحم لتزويد المصانع بالقوة المحركة قد ظهرت بعد. ولكن لم يمض وقت طويل حتى بدأ تسيير أول قطار سكة حديدية وبدأ الوقود الاحفوري بأنواعه يبدل شكل النظام الاقتصادي العالمي.
وقد تكون أواخر القرن العشرين وبداية القرن الواحد والعشرين هي بداية العصر الشمسي فلقد تم تطوير تكنولوجيات تسمح لنا بالاستفادة الفعالة من طاقة الشمس، ولكنها لم تستخدم على نطاق واسع بعد، ويصعب تصور ما يكون لها من تأثير. وعندما يتعلق الأمر بالتكنولوجيات الشمسية يتخذ قادة اليوم السياسيون – الذين لا يزالون مفتونين بالفحم والطاقة النووية والوقود الاحفوري – مسلكاً مماثلاً لما اتخذه المتشككون في القرن الثامن عشر تجاه المحرك البخاري.
هذا وتعتبر موارد الطاقة المتجددة أوفر كثيراً من الوقود الأحفوري بأنواعه، فعلى سبيل المثال، تقدر وزارة الوقود الأمريكية أن التدفق السنوي من الموارد المتجددة السهلة المنال في الولايات المتحدة يزيد على عشرة أمثال احتياطات الوقود الأحفوري والنووي التي يمكن استخلاصها. والاستفادة من هذه الموارد ستستغرق زمناً. ولكن طبقاً لما خلصت إليه دراسة قامت بها المعامل العلمية الحكومية بالولايات المتحدة في عام 1990 هناك موارد طاقة متجددة متاحة بالقدر الكافي للإمداد قبل 2030 بما يكفي 50-70% من استخدام الطاقة الحالي في الولايات المتحدة.
إن الكثير ليعجبون من أن المصادر المتجددة – الكتلة الحيوية والكهرباء المائية – في المقام الأول – تمد فعلاً بحوالي 20% من طاقة العالم. وتقوم المصادر المتجددة بدور أساسي في بعض البلاد الصناعية: فالنرويج تعتمد على الكهرباء المائية في الإمداد بأكثر من نصف الطاقة التي تستخدمها. أما الدول النامية فإن صيغ الطاقة فيها تتفاوت وفق ما وهبها الله من مصادر الطاقة وشركائها في التجارة الدولية وسياسات حكوماتها. ففي البرازيل يأتي 90% من الطاقة المستخدمة في توليد الكهرباء من الطاقة المائية وفي الهند يعتمد 75% من هذه الطاقة على الفحم وفي ماليزيا يعتمد 55% منها على النفط، وعلى أية حال فإن الكتلة الحيوية تقدم 35% من المعدل من الطاقة التجارية وغير التجارية في العالم النامي ولذلك فهي تشكل المصدر الرئيسي للطاقة لنسبة كبيرة من السكان ففي بنغلادش تمثل الكتلة الحيوية 70% من إجمالي استهلاك الطاقة أما في أثيوبيا فتصل هذه النسبة إلى 94% .
ومن المحتمل أن يكون التمويل المباشر للطاقة الشمسية هو الأساس الذي يقوم عليه نظام متواصل لطاقة العالم. فأشعة الشمس ليست متاحة بكمية عظيمة فحسب، ولكنها أيضاً في توزعها من أي مصدر آخر للطاقة، والطاقة الشمسية ملائمة تماماً –بوجه خاص _ للإمداد بالحرارة لتسخين الماء حتى درجة الغليان أو دونها ( ليستخدم أساساً للطهي والتدفئة ) وهذا ما يمثل ما بين 30-50 % من استخدام الطاقة في البلاد الصناعية. بل حتى أكثر من ذلك في العالم النامي وبعد بضعة عقود من الآن ربما تستخدم المجتمعات الشمس لتدفئة مبانيها وتسخين المياه ولطهي معظم غذائها.
اندحار الطاقة النووية أمام الطاقة الشمسية :
هناك سؤال وهو هل الحكومات والصناعات مستعدة للاعتماد على التقدم الحديث وتعجيل الانتقال إلى الطاقة المتجددة؟
لا يمكن أن يكون التباين مع الطاقة الذرية أجلى وضوحاً. فعلى الرغم من أن الطاقة النووية حظيت بدعم ضخم من الحكومات. وتمد حالياً بطاقة تفوق ما يمد به الكثير من مصادر الطاقة المتجددة .. فإن التطورات الأخيرة توحي بأن المجتمعات تسير قدماً نحو نبذ الطاقة النووية بسبب مساوئها الاقتصادية والبيئية. فلقد كان عدد المحطات النووية التي تحت الإنشاء على النطاق العالمي في العام 1991 حوالي 50 محطة فقط، هبوطاً من 200 محطة في عام 1980 وكان ما بدئ به العمل من محطات جديدة خلال الفترة الأخيرة تسع محطات فقط، كما توقفت أوامر توريد المحطات النووية كلية في البلاد الرئيسية مثل ألمانيا وروسيا ( الاتحاد السوفييتي ) وأمريكا.
أشكال الطاقة المتجددة:
الطاقات المتجددة هي تلك التي نحصل عليها من خلال تيارات الطاقة التي يتكرر وجودها في الطبيعة على نحو تلقائي ودوري، وهي تتمثل في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المياه وطاقة الكتلة الحية، كذلك فإن طاقة المحيطات وطاقة المد والجزر وطاقة الحرارة الجوفية في باطن الأرض هي أيضاً طاقات متجددة.
الطاقة الشمسية :
لقد استخدمت طاقة الشمس الحرارية منذ آلاف السنين في المناطق الحارة لتسخين المياه وتجفيف المحاصيل لحفظها من التلف، أما في عصرنا الحاضر فتجرى الأبحاث والتجارب لاستغلال طاقة الشمس حتى في المناطق الباردة في إنتاج الكهرباء وتدفئة المنازل وتكييف الهواء وصهر المعادن وغير ذلك من التطبيقات الضرورية للحياة العصرية.
تصل الطاقة الشمسية إلى الأرض على شكل ضوء أو طاقة إشعاعية، ففي أيام الصحو حين تكون الشمس عمودية تصل طاقتها الإشعاعية إلى سطح الأرض الخارجي بمعدل كيلو واط واحد في المتر المربع أي أنها مصدر وفير لو أمكن تجميعه واستغلاله للوفاء بحاجة الإنسان..
الطاقة المائية :
تقوم محطات الطاقة المائية بتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة من تساقط الماء عبر أنابيب إلى توربينة المولد الكهربائي، وتعد الطاقة المائية اليوم من الطاقات المتجددة الأكثر انتشاراً بحيث تساهم بنحو 7 % من مجمل احتياجات الطاقة في العالم بما في ذلك 15 % من مجمل احتياجات الكهرباء.
إن أول استخدام عملي وعلمي للماء في إنتاج الطاقة الكهربائية كان عام 1882 والمحطات المائية تخدم سنوات طويلة وتمتاز بجدواها الاقتصادية فهي تعمر نحو 50 سنة وتنتج كهرباء بسعر يقارب 3-4 سنت لكل كيلو واط / ساعي والمحطات المائية تعتبر غير ملوثة للبيئة.
طاقة الرياح :
استخدمت طاقة الرياح منذ أقدم العصور في دفع السفن الشراعية وإدارة طواحين الهواء لرفع مياه الآبار وطحن الغلال والحبوب، لقد قطعت تقنية الرياح شوطاً كبيراً في إثبات جدارتها كشريك أساسي في عملية إنتاج الطاقة الكهربائية. وتعد الدانمارك واليونان وهولندا وبريطانيا والصين وأمريكا من الدول الأكثر نشاطاً في استخدام وصناعة أجهزة الطاقة الهوائية. وينشط توليد الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح على نطاقين، الأول هو النطاق المعزول ويعمل بالتوازي مع مولد ديزل لمعاونته ومن ثم ترشيد استهلاكه للوقود أو مع خلايا ضوئية شمسية ونظام تخزين أو مع ديزل وخلايا ضوئية ونظام تخزين. والثاني هو نطاق الاتصال مع الشبكات الكهربائية وفي هذه الحالة تنشأ مزارع للرياح بقدرات عالية يتم وصلها بالشبكة العامة.
طاقة الكتلة الحيوية:
هي الناتجة عن المخلفات العضوية والحيوانية والنباتية والآدمية، سواء كانت هذه المخلفات صلبة أم تصريفات صناعية سائلة أم مخلفات زراعية. ففي الإمكان معالجة الكثير منها باستخدام التخمير البكتيري أو الاحتراق الحراري أو تحليل الكائنات المجهرية. ويعطي كل أسلوب منتوجاته الخاصة به مثل غاز الميثان والكحول والبخار والأسمدة الكيماوية، ويعد غاز الإيثانول واحداً من أفضل أنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية وهو يستخرج بشكل رئيسي من محاصيل الذرة والسكر والتجارب مستمرة لإيجاد وسائل اقتصادية لاستخدام الكتلة الحيوية في توليد الكهرباء، وإحدى هذه الوسائل حجز غاز الميثان المنطلق من المواد النباتية الذابلة ومن المخلفات الحيوانية واستخدامه كوقود لانتاج البخار وبالتالي الطاقة الكهربائية.
وخلاصة القول فإنه لا يمكن لأي مصدر أن يمد بكل طاقة العالم بمفرده، والأصح هو احتمال استخدام مجموعة متنوعة من التكنولوجيات المتجددة، ففي غضون بضعة عقود – على سبيل المثال – قد تحصل الولايات المتحدة الأمريكية على 30% من كهربائها من أشعة الشمس و20 % من الطاقة المائية و20 % من طاقة الرياح و10 % من الكتلة الحيوية
و10 % من الطاقة الحرارية الأرضية و10 % من التوليد المشترك باستخدام الغاز الطبيعي وقوداً. وبذلك تنخفض الانبعاثات الكربونية بما يزيد على الثلث وقد يحصل البلد في شمالي أفريقيا على نصف كهربائه من الطاقة الشمسية في حين أنه من المحتمل أن تعتمد اسكندنافيا على الرياح والطاقة المائية وتعتمد الفلبين على الطاقة الحرارية الأرضية.
والتحول من نظام طاقة عالمي مرتكز على الوقود الأحفوري إلى نظام مرتكز على الطاقة الشمسية يحتاج إلى تكنولوجيات جديدة تماماً وإحراز خطوات متواضعة وممكنة التحقيق في التكنولوجيات المستخدمة فعلاً أو التي يجري تطويرها. وعلى خلاف المحطات النووية لتوليد الكهرباء التي يستغرق بناء الواحدة منها ما بين ست إلى عشر سنوات فإن تكنولوجيات الطاقة المتجددة صغيرة ونمطية الوحدات بوجه عام. ومحطات التوليد الحرارية الشمسية بقدرة ثمانين ميجاواط تبنى عادة فيما بين ستة أشهر وثمانية. ونتيجة لذلك فإن التكنولوجيات الجديدة يمكن أن تتطور سريعاً خلال عقد واحد، أما التكنولوجيات النووية الجديدة فقد يستلزم إعدادها للاستغلال التجاري عقدين على الأقل.
إن شكل نظام الطاقة المتجددة آخذ في الظهور والتطور والشيء الواضح هو الوفرة الهائلة في الموارد المتاحة وكثرة استخداماتها المتعددة. وإنه ليبدو مؤكداً أن خليط التكنولوجيات المستخدمة في النظام الاقتصادي الشمسي سيكون متنوعاً فمن شأن مصادر الطاقة المستخدمة أن تختلف باختلاف المناخ والموارد الطبيعية في كل مكان تقريباً وأن يكون ذلك أقوى وأكثر استقراراً وأقل تلوثاً من النظام الاقتصادي الحالي المرتكز على النفط. والمستقبل الشمسي هو للبلاد النامية على وجه الخصوص كما أنه المخرج الوحيد للكرة الأرضية من المأزق الاقتصادي والبيئي الذي وضعها فيه الوقود الأحفوري بأنواعه.