تعتبر أفكار مشاريع الطاقة المتجددة، من أسرع الأفكار نموًا على مستوى العالم، حيث تتلقى مشاريع الطاقة المتجددة المزيد من التمويل، أكثر من أي وقت مضى. وذلك بسبب زيادة الحاجة إلى طاقة نظيفة ومستدامة، وتزايد التقدم في التقنيات المتجددة، حيث يتم تطوير المزيد من المشاريع بأحجام وتعقيدات أكبر، مما يجلب معها طلبًا كبيرًا على مهندسي الطاقة المتجددة. ومن المتوقع أن يشهد عام 2023 استمرار قطاع الطاقة المتجددة في نموه القوي، مع توقع إطلاق العديد من المشاريع الجديدة عبر الإنترنت أو البدء في البناء، إلى جانب العديد من الخطط المبتكرة المقرر إطلاقها.
مع العلم تعني الطاقة المتجددة تلك الطاقة التي تجمع من مصادر طبيعية تتجدد باستمرار. على سبيل المثال، ضوء الشمس، والرياح، والحرارة الجوفية، والمطر، والمد والجزر، والكتلة الحيوية، والأمواج وما إلى ذلك.
ويعتبر ضوء الشمس أكثر أشكال الطاقة المتجددة استخدامًا. وذلك بسبب إمكانية تسخير الطاقة من الشمس حتى في الظروف الجوية الغائمة. وتُستخدم الطاقة الشمسية في مشاريع الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم، وهي الأكثر شيوعًا لتوليد الكهرباء، والحرارة، و يمكن استخدامها لتحلية المياه.
محتوى المقالة
طاقة الشمس المتجددة
إن كمية ضوء الشمس التي تضرب سطح الأرض في ساعة ونصف تكفي للتعامل مع استهلاك الطاقة في العالم بأكمله لمدة عام كامل. وتعمل تقنيات الطاقة الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية إما من خلال الألواح الكهروضوئية (PV)، أو من خلال المرايا التي تركز الإشعاع الشمسي. ويمكن استخدام هذه الطاقة لتوليد الكهرباء أو تخزينها في بطاريات أو تخزين حراري.
أنواع محطات الطاقة الشمسية
- الطاقة الشمسية التجارية: يوفر هذا النوع من محطات الطاقة الشمسية، الطاقة للشركات التي تثبت إعداد الألواح الشمسية على الأرض، أو الأسطح، أو مناطق وقوف السيارات. ويمكن أن تلبي الطاقة الشمسية التي تولدها هذه الأنظمة احتياجات استهلاك الطاقة في المبنى وتتجاوز ذلك أحيانًا. في كثير من الأحيان، يتم تصدير الكهرباء الزائدة مرة أخرى إلى شركات تزويد الطاقة.
- الطاقة الشمسية السكنية: يشمل النوع الشائع تركيب أنظمة الطاقة الشمسية التي تولد الكهرباء للمنازل الفردية. وتلبي الألواح الشمسية أصحاب المنازل من خلال توليد الطاقة الشمسية باستخدام الكهرباء التقليدية، وذلك من أجل تلبية احتياجات الطاقة أثناء الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. كما أصبح هذا النوع من الكهرباء الشمسية أكثر شيوعًا لأن أنظمة الطاقة الشمسية هذه أصبحت رخيصة.
ميزات استخدام طاقة الشمس المتجددة
- طاقة مجانية وغير محدودة من الشمس.
- توفير كبير في الطاقة الكهربائية.
- طاقة خالية من التلوث.
- يمكن استخدامها في مجالات متنوعة.
- تكاليف صيانة الألواح الشمسية منخفضة.
عيوب استخدام طاقة الشمس المتجددة
- تخزين الطاقة الشمسية باهظ الثمن.
- تحتاج ألواح الطاقة الشمسية إلى مساحات كبيرة لتركيبه.
- ارتباط نقل وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية بانبعاث غازات الاحتباس الحراري.
- التكلفة الأولية لشراء أنظمة الطاقة الشمسية مرتفعة.
مثال مشروع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية في دبي
- نوع المشروع: الطاقة الشمسية المركزة.
- التكلفة: 13.6 مليار دولار.
- الموقع: في صحراء دبي.
تبلغ قدرة المرحلة الرابعة وحدها 950 ميجا وات، مقسمة إلى 700 ميجا وات من تكنولوجيا الطاقة الشمسية المركزة، و250 ميجا وات من الطاقة الكهروضوئية.
كما تشتمل على أطول برج ملح مصهور في العالم، يبلغ ارتفاعه 260 مترًا، ويتلقى أشعة الشمس المركزة من مرايا الهليوستات لتشغيل التوربينات البخارية، وذلك بهدف توليد 100 ميجا وات من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، ستساهم كل من ثلاث محطات لتوليد الطاقة الحرارية بالزيت الحراري بقدرة 200 ميجا وات.
طاقة الرياح المتجددة
طاقة الرياح هي إحدى تقنيات الطاقة المتجددة الأسرع نموًا. يتزايد استخدامها في جميع أنحاء العالم، ويرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض التكاليف. وقد زادت القدرة العالمية المركبة لتوليد طاقة الرياح في البر والبحر بمعامل 75 تقريبًا في العقدين الماضيين، حيث قفزت من 7.5 جيجا وات في عام 1997 إلى حوالي 564 جيجا وات بحلول عام 2023، و تضاعف إنتاج كهرباء الرياح بين عامي 2009 و2013، وفي عام 2016 شكلت طاقة الرياح 16٪ من الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة.
ميزات طاقة الرياح المتجددة
- تكاليف استخدامها منخفضة نسبيًا.
- السرعة في تأسيس مزارع الرياح بسبب سهولة التركيب.
- لا تسبب أي ضرر للبيئة، وذلك باعتبار أنها تخفض معدلات ثاني أوكسيد الكربون.
- يمكن استعمال الحقول المخصصة للرياح في الزراعة أو الرعي.
- يمكن وضع توربينات الرياح الصغيرة فوق أسطح المباني.
عيوب طاقة الرياح المتجددة
- على الرغم من أن الرياح طاقة متجددة، إلا أنها موسمية.
- لا تتوافق سرعة الرياح دائمًا مع الطاقة الكهربائية.
- الضوضاء الصادرة عن حقول الرياح مزعجة.
- تتسبب التوربينات العملاقة في قتل بعض الطيور خاصة في مواسم الهجرة.
مثال مزرعة الرياح Ulanqab في الصين
- نوع المشروع: رياح شاطئية.
- التكلفة: 6.2 مليار دولار.
- الموقع: منطقة منغوليا الداخلية في شمال الصين.
ستغطي أكبر مزرعة رياح برية في العالم 3800 كيلومتر مربع من منطقة منغوليا الداخلية. وتهدف مزرعة الرياح Ulanqab سعة 6 جيجا وات إلى توفير 18.9 مليار كيلو وات ساعة سنويًا لسوق الطاقة بين بكين وتيانجين وخبي، ويقال إنها ستساعد في تشغيل دورة الألعاب الأولمبية الشتوية لعام 2023.
بدأ البناء في عام 2018 من قبل شركة استثمار الطاقة الحكومية الصينية (SPIC)، التي تعاقدت حصريًا مع الشركات المحلية لتنفيذ العمل. ويشارك البناء في مراحل يمكن أن يولد كل منها قدرة من 100 ميجا وات إلى 200 ميجا وات. كما سيكون لكل توربين قدرة توليد طاقة متوسطة تبلغ 4.16 ميجا وات.
طاقة المياه المتجددة
الطاقة المائية، أو الطاقة الكهرومائية، هي مصدر متجدد للطاقة يولد الطاقة باستخدام سد أو هيكل تحويل لتغيير التدفق الطبيعي لنهر أو أي جسم مائي آخر. وتعتمد الطاقة الكهرومائية على نظام إعادة الشحن غير المتناهي لدورة المياه لإنتاج الكهرباء باستخدام الوقود.
وهناك أنواع عديدة من منشآت الطاقة الكهرومائية، على الرغم من أنها تعمل جميعها بالطاقة الحركية للمياه المتدفقة أثناء تحركها في اتجاه مجرى النهر. تستخدم الطاقة الكهرومائية التوربينات والمولدات لتحويل تلك الطاقة الحركية إلى كهرباء، والتي يتم تغذيتها بعد ذلك في الشبكة الكهربائية لتزويد المنازل والشركات والصناعات بالطاقة.
ميزات طاقة المياه المتجددة
- تحافظ على نظافة البيئة، ولا ينتج عنها أي ملوثات هوائية.
- طاقة متجددة، يمكن استخدامها عدة مرات بعد استغلالها في توليد الطاقة.
- يمكن استخدام محطات توليد المياه لفترات طويلة، لأنها لا تتلف بسرعة.
- امتلاكها قدرة السيطرة على سرعة مياه الأنهار، وبالتالي الحد من حدوث فيضانات نهرية.
عيوب طاقة المياه المتجددة
- قد تؤدي إلى حدوث فيضانات في السدود، في حال عدم قدرة السد على استيعاب كمية المياه المضخوخه فيها.
- لا يمكن استعمالها في المناطق الجافة أو شبه الجافة.
- أماكن وجود محطاتها محدودة ومرتبطة غالبًا بأماكن وجود السدود.
- تكاليف بنائها عالية.
مثال محطة كيياسك Keeyask لتوليد الطاقة الكهرومائية في كندا
- نوع المشروع: هيدروكهربائي.
- التكلفة: 8.7 مليار دولار.
- الموقع: نهر نيلسون Nelson.
بدأت محطة Keeyask للطاقة الكهرومائية البناء في عام 2014، ومن المقرر أن تكتمل هذا العام. دخل المولد الأول التشغيل التجاري في فبراير 2023. وسيستخدم السد المنخفض الرأس 18 مترًا من 27 مترًا من Gull Rapids، وسيتم بناؤه على جزء من النهر يمتد لمسافة 2 كيلومتر. نظرًا لعرض السد، يتم بناء محطة توليد الطاقة المكونة من سبع وحدات بشكل منفصل عن قناة تصريف المياه ذات السبع بوابات. وهو تصميم غير عادي يتطلب ربط الهياكل بسدود ترابية تستمر حتى ضفة النهر وسد بطول 23 كم.
تقريبًا تم غمر 45 كيلومترًا مربعًا من الأراضي في موقع السد، مما أدى إلى إنشاء خزان مساحته 93 كيلومترًا مربعًا بمستوى تشغيل 139.2 مترًا. وهناك حاجة إلى 370.000 متر مكعب من الخرسانة، لإكمال قناة تصريف المياه ومحطة توليد الطاقة، حيث يتم تعدين جميع المواد في الموقع، إلى جانب باقي الرمال والصخور والطين اللازمة للبناء.
وفي الختام، نجد أن أفكار مشاريع الطاقة المتجددة كثيرة ومتنوعة، وعلى الرغم من وجود بعض السلبيات لها والتي تتمحور حول ارتفاع تكاليفها، إلا أن بعض هذه المشاريع أنجزت بأقل التكاليف وقدمت فوائدًا عظيمةً للبشرية.
