أعلى 5 أنواع مصادر الطاقة المتجددة
تلقي هذه المقالة الضوء على الأنواع الخمسة الأولى من مصادر الطاقة المتجددة. الأنواع هي: 1. الطاقة الشمسية 2. طاقة الرياح 3. الطاقة الحرارية الأرضية 4. طاقة المد والجزر 5. طاقة الكتلة الحيوية.
مصدر الطاقة المتجددة: النوع # 1. الطاقة الشمسية:
يمكن تحويل الأشعة الشمسية المباشرة في الخلايا الكهروضوئية - يمكن تحويلها إلى طاقة. تعرف هذه الطاقة بالطاقة الشمسية.
العمليات:
حتى الآن ، تعتبر عمليتان فعالتان للغاية في الاستفادة من الطاقة الشمسية:
1. الضوئية:
إنها عملية تحويل أشعة الشمس المباشرة إلى طاقة كهربائية عبر أجهزة أشباه الموصلات. لديها العديد من التطبيقات. لكن عملية التحويل مكلفة - بثلاث مرات أكثر تكلفة من طاقة الرياح والطاقة الحرارية الشمسية. ومع ذلك ، فقد أدى البحث المستمر إلى خفض تكلفة الإنتاج وزيادة كفاءته وعمر استخدامه.
في أواخر التسعينيات ، تحسنت هذه التكنولوجيا بشكل كبير وأصبحت مجدية اقتصاديًا. البحث يجري للحد من تكاليف مواد أشباه الموصلات ، وتحسين عملية التحويل وتكوين الألواح الشمسية.
في هذا الصدد ، تطورت ثلاثة أنواع من الأنظمة الضوئية الضوئية:
(أ) هيكل بلوري أحادي أو متعدد البلورات ،
(ب) هيكل أو وحدة نمطية المركزة ، و
(ج) وحدة الأغشية الرقيقة.
تعتبر البلورة السليكونية الوحيدة وخلايا السليكون المتعددة البلورات من الأنظمة الشهيرة لجمع الطاقة الشمسية. في نظام المكثف ، تقوم الوحدات بتعقب موضع الشمس ، وبالتالي تحضير الخلايا باستخدام العدسات أو المرايا لتلقي أشعة الشمس. هذا أفضل من جامعي الألواح المسطحة.
تتكون الألواح الضوئية "ذات الأغشية الرقيقة" من أجود المواد شبه الموصلة ، المودعة على الزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا النظام هو أقل تكلفة. تستخدم الهياكل السيليكون غير المتبلور - الذي يُستخدم الآن تجاريًا في العديد من البلدان.
تقنية الطاقة الشمسية الحرارية:
تتكون التقنية الحرارية الشمسية ، المعروفة باسم Luz System (التي اخترعها Luz International Limited) من مرايا تشبه الحوض الصغير مع أدوات استشعار للضوء ومعالجات دقيقة للاستفادة من أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة.
تنعكس أشعة الشمس القادمة من المرايا على الأنابيب الفولاذية المغلفة. يتم نقل الزيت المتنوع الخاص من خلال الأنابيب ويتم تسخينه إلى 411.6 درجة مئوية. إنه سيخلق بخارًا فائق السخونة سيبدأ مولد التوربين الكهربائي. في هذا النظام ، يمكن استخدام الطاقة المخزنة أيضًا أثناء الليل.
برعاية من قبل إسرائيل والولايات المتحدة الأمريكية ، قام كل من أرنولد ج. غلودمان و باتريك فرانسوا ، وهما مهندسين ، باختراع هذا المصنع لأول مرة في صحراء موهافي في لوس أنجلوس في عام 1989. يتمتع هذا النظام ببعض المزايا النسبية على جميع مصادر الطاقة غير المتجددة الأخرى. .
إنها ذات تكلفة تنافسية وصديقة للبيئة وسهلة البناء. وهو أكثر فعالية بنسبة 7٪ من الفحم أو النباتات التي تعتمد على النفط و 10٪ أكثر فعالية من النباتات النووية. سيكون هذا النوع من النباتات أكثر فعالية في المناطق المشمسة المشرقة في جميع أنحاء العالم.
إنتاج:
الطاقة الشمسية ، على الرغم من انخفاض التكاليف ، لا تزال تساهم بأقل من 0.5 ٪ من إنتاج الطاقة العالمي. ولكن بالنظر إلى خفض التكلفة وإمكانات هائلة ، فمن المرجح أن تنمو باطراد. في الهند والصين ، أصبحت الآن تستخدم أكثر فأكثر في الأجهزة مثل سخانات المياه ، مجففات المحاصيل ، المواقد إلخ.
الصين ، في هذا الصدد ، هو قبل البلدان الأخرى حيث يجري تصنيعها 20،000 متر مربع من جامعي الحرارة. تحاول بعض البلدان الآن بشكل جدي استخدام الطاقة الشمسية في كهربة الريف. بدأت الجمهورية الدومينيكية ، على سبيل المثال ، برنامجًا مشتركًا مع شركة أمريكية - Enersol Associates - لتوصيل الكهرباء إلى المناطق الريفية. سري لانكا واندونيسيا على نفس الطريق.
إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية ليست عالية جدا. أقل من 700 GWH. تنتج الولايات المتحدة الأمريكية أربعة أخماسها ، ولا سيما في صحارى كاليفورنيا حيث يتم إنتاج الطاقة 600 ميجاوات من الطاقة الشمسية. إسرائيل تنتج أيضاً كمية من الطاقة. يتم الآن تشغيل المصابيح المحمولة والآلات الحاسبة وأجهزة شحن البطاريات بالطاقة الشمسية.
آفاق:
احتمال الطاقة الشمسية لا حدود لها. على الرغم من أن انتشار الخلايا الكهروضوئية ليس متوقعًا ، إلا أن كفاءتها قد زادت بشكل كبير. ومن المتوقع أن يرتفع أكثر عندما ينخفض السعر. المزيد من التقدم التكنولوجي لهذه الخلية سوف يقود الطاقة الشمسية لالتقاط سوق ضخمة في السنوات القادمة.
مصدر الطاقة المتجددة: النوع # 2. طاقة الرياح:
إن طاقة الرياح هي مصدر للطاقة متجدد لا ينضب ، لا ينضب. آلية تحويل الطاقة من نفخ الريح بسيطة جدا وتمارس منذ فترة القرون الوسطى. يتم تحويل الطاقة الحركية للرياح ، من خلال التوربينات ، إلى طاقة كهربائية.
أنظمة الرياح الكوكبية على الأرض يمكن التنبؤ بها ومتسقة.
وفقا لخصائص ، ونمط السرعة ونفخ نظم الرياح ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع:
1. نظم الرياح الدائمة ،
2. أنظمة الرياح المحلية ، و
3. النسيم الساحلي والبرّي والبحري.
أنظمة الرياح الدائمة هي الرياح التجارية - الغربيين. أنظمة الرياح المحلية مثل ضربة الرياح الموسمية في الموسم. إلى جانب الرياح القوية الساحلية ، فإن نسائم الأرض والبحر متناسقة للغاية وقوية للغاية لدرجة أنها ، إذا ما استخدمت بشكل صحيح ، فإنها قد تنتج كمية كبيرة من الكهرباء دون أي تكلفة متكررة كبيرة.
إنتاج:
حتى الآن ، كانت قلة من الدول فقط قادرة على تسخير كمية كبيرة من الكهرباء من طاقة الرياح. تنتج الولايات المتحدة أقصى ساعات 2،700 جيجا واط في 1993-94 ، تليها الدنمارك - 744 جيجا واط ساعة وأستراليا - 125 ساعة جيجا واط.
في عام 1999 ، يتم تشغيل 20.000 من توربينات الرياح ، موزعة على 12 دولة بقدرة إنتاجية تزيد عن 2200 ميجاوات.
ومن بين الدول المستهلكة ، تسجل الدنمارك معدل النمو الأقصى حيث تسهم ٣٤٠٠ توربين بنسبة ٣ ٪ من إجمالي احتياجاتها من الطاقة. إلا أن الولايات المتحدة الأمريكية - أكبر دولة منتجة للرياح - تمتلك معظم محطات توليد الكهرباء المحصورة في كاليفورنيا ، حيث تساهم حوالي 15000 توربيني بنسبة 1٪ من المتطلبات الوطنية.
الهند ، فيما يتعلق بإنتاج طاقة الرياح ، لا تتخلف كثيرا. ولديها برنامج طموح لتركيب 250 توربين مدفوع بالرياح ، بسعة إجمالية قدرها 45 ميغاواط ، موزعة على 12 موقعا مناسبا ، وتحديدا في المناطق الساحلية. وستكون التوربينات الهندية الموثوقة للغاية ، حسب تقديرات وزارة الطاقة والطاقة ، قادرة على إنتاج 3000 ميجاوات في المستقبل القريب.
تقوم وزارة مصادر الطاقة غير التقليدية بتطوير طاقة الرياح في الهند لتقليل عبء فاتورة استيراد النفط. تبلغ إمكانات توليد طاقة الرياح في البلاد أكثر من 150،000 ميغاواط ، منها 1/4 قابلة للاسترداد.
مزايا:
1. صديقة للبيئة وخالية من التلوث.
2. تكاليف التشغيل والصيانة هي الحد الأدنى.
3. يتطلب التخطيط وتقرير المشروع وتقرير الجدوى الفنية والبناء بضعة أشهر فقط.
4. تتطلب التوربينات الصغيرة تقنية بسيطة.
5. التوربينات الصغيرة غالبا ما تكون مفيدة لنقلها في المناطق النائية. وبالتالي ، يتم تجنب خسائر الإرسال.
سلبيات:
1. مقارنة مع الوقود الأحفوري ، فإنه لا يزال غير مجد اقتصاديا لأن الناتج منخفض جدا وغير منتظم.
2. معظم الآلات يتم استيرادها من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا.
3. البناء أمر صعب للغاية حيث أن معظم المواقع لا يمكن الوصول إليها ، التضاريس الوعرة.
4. قد يكون النفخ من الرياح غير منتظم.
مستقبل طاقة الرياح:
وقد أدت التجارب المختلفة لتطورات طاقة الرياح في العقدين الأخيرين (1980-2000) إلى انخفاض أسعار التكنولوجيا والمزيد من القدرة على التكيف من الآلات في ظروف مختلفة. أصبحت توربينات الرياح الآن أرخص نسبيًا وقد انخفضت التكلفة إلى ثلث السعر السابق.
عندما تأتي التصاميم المحسنة في السوق ، ستكون أرخص من النباتات التي تعتمد على الفحم أو الزيت. ستكون طاقة العالم المستقبلي.
مصدر الطاقة المتجددة: النوع # 3. الطاقة الحرارية الأرضية:
تحت قشرة الأرض (12-60 كم سميك) تزداد درجة الحرارة مع العمق.
الطبقة الثانية - الوشاح حوالي 3،000 كم. الثالث يأتي القلب الخارجي الذي يبلغ سمكه حوالي 2000 كم. النواة الداخلية (الطبقة الرابعة) تبلغ حوالي 1500 كيلومتر
قد تصل درجة الحرارة في قلب الأرض إلى 4،800 درجة مئوية حيث يتم تحويل جميع المواد الثقيلة مثل النيكل والحديد وما إلى ذلك إلى حالة الحمم المنصهرة.
إذا كان الشقوق أو الشقوق تتطور في القشرة والغطاء ، فإن الصهارة من الوشاح تخرج بقوة. يمكن استغلال هذه الطاقة الحرارية الهائلة بنجاح ويمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية. ومن المعروف شعبيا باسم "الطاقة الحرارية الأرضية".
تعتبر هذه الطاقة الآن واحدة من مصادر الطاقة الرئيسية التي يمكن أن تخفف من أزمة الطاقة الحالية في العالم. المناطق المحتملة التي يمكن استغلال الطاقة الحرارية الأرضية فيها هي السخانات ، والينابيع الساخنة ، والبراكين ، إلخ.
إن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية قديم قدم الحضارة نفسها. يتم استخدام الينابيع الساخنة وسخانات المياه الساخنة منذ فترة القرون الوسطى.
كانت أول محاولة ناجحة (1890) الحديثة للاستفادة من الحرارة تحت الأرض في مدينة بويز بولاية ايداهو (الولايات المتحدة الأمريكية) ، حيث تم بناء شبكة أنابيب المياه الساخنة لإعطاء الحرارة للمباني المحيطة. هذا النبات لا يزال يعمل بسلاسة.
في وقت لاحق ، انتشرت هذه الفكرة في أوروبا. في عام 1904 ، تم تطبيق نظام تحويل الطاقة الأصلية في مقاطعة توسكانا بإيطاليا. كانت نيوزيلندا هي الدولة الثالثة ، حيث تم بناء محطة الطاقة الحرارية الأرضية في وايراكا في عام 1958 لإنتاج قوة 300 ميجاوات.
غالبًا ما تخلق تدخلات ماغماتية من عمق ستة أميال (10 كم) مجموعة كبيرة من المياه حيث قد تتجاوز درجة الحرارة 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية). في كثير من الأحيان ، تنتج هذه السخانات المائية الكبيرة مثل المؤمنين القدماء في متنزه يلوستون ، الولايات المتحدة الأمريكية. هذه السخانات والينابيع الساخنة هي مصدر الطاقة غير المنتظمة على مدار العام ، إذا تم استغلالها بشكل صحيح.
تقنية النباتات الحرارية الأرضية بسيطة للغاية. فالمياه السطحية - من خلال الطبقات المسامية أو الشقوق - تتراكم عميقة للغاية وتجد بؤرًا ساخنة ، وتشكل جيولوجيًا خاصًا ، وهو ساخن للغاية. ثم يتم طرد الماء الساخن إلى أعلى تلقائيًا ويتم تجميعه لإنتاج الطاقة. إذا لم يتم إخراجها ، فيمكن جمعها من خلال عملية الحفر.
العمليات المشتركة في وحدات الطاقة الحرارية الأرضية هي:
1. البخار الطبيعي المقذوف يدخل مباشرة الأنابيب لدفع محركات توليد.
2. يستخدم الماء الساخن من باطن الأرض لأغراض التدفئة السكنية أو الصناعية.
3. يتم حقن المياه السطحية الباردة في الخزانات الساخنة تحت سطح الأرض التي تنتج البخار المستخدم في التوربينات.
إنتاج:
الطاقة الحرارية الأرضية هي واحدة من أسرع مصادر الطاقة نمواً. في الفترة 1995-1996 ، بلغ الإنتاج العالمي 48.040 مليون كيلووات ساعة ، مسجلاً زيادة بنسبة 69٪ منذ عام 1985.
الولايات المتحدة الأمريكية هي أكبر منتج للطاقة الحرارية الأرضية ، تنتج 18000 مليون كيلوواط ساعة ، مسجلة نسبة نمو 58٪ منذ عام 1985. أول محاولة لإنتاج الطاقة من هذا المصدر كانت في عام 1890 في مدينة بويز ، بولاية أيداهو. منذ عام 1960 ، بذلت جهود لتقدير الطاقة الحرارية الأرضية والبخار المحتملة في السخانات في ولاية كاليفورنيا. حتى عام 1990 ، بدأت 20 محطة للطاقة في 150 من آبار الماء الساخن والبخار تساهم بنسبة 3٪ من الكهرباء المستهلكة في كاليفورنيا.
في عام 1979 ، تم حفر بئر جيو حراري في خليج تشيسابيك ، ماريلاند. وقد تم تخصيص المواقع المحتملة للإنتاج الحراري الجغرافي من جورجيا الجنوبية إلى نيو جيرسي.
المكسيك ، والفلبين ، وإيطاليا ، واليابان وجميع البلدان الأخرى التي تنتشر فيها البراكين ، تنتج الآن كمية هائلة من الطاقة الحرارية الأرضية.
مزايا:
1. مصدر للطاقة تنوعا مع متعددة قابلية الاستخدام.
2. لديه إمكانات هائلة ، إذا استغلالها بشكل صحيح.
3. من السهل جداً اكتشاف بقعة ساخنة أسفل سطح الأرض من خلال صور الأقمار الصناعية.
4. تكلفة متكررة لا تذكر.
سلبيات:
1. قد يحدث هبوط الأرض.
2. المعادن تحت الأرض قد تلوث المياه المحلية.
3. تكاليف أولية عالية.
مصدر الطاقة المتجددة: النوع # 4. طاقة المد والجزر:
تيارات المحيط هي مخزن الطاقة اللانهائية. منذ بداية القرنين السابع عشر والثامن عشر ، بذلت جهود مستمرة لإنشاء نظام طاقة أكثر كفاءة من موجات المد المتواصلة لتيار المحيطات. شهد ساحل نيو إنجلاند في الولايات المتحدة الأمريكية هذه التجربة أكثر من 300 عام.
ربما كان أول مشروع للطاقة متعلق بالمد والجزر هو دماغ الدكتور فرانكلين روزفلت. في خليج فاندي ، كندا ، قدر تباين ارتفاع الأمواج المدية بأكثر من 10-15 متر. (30 إلى 50 قدمًا). ذهب هذا الجهد عبثا. وبعد عام 1980 ، شرعت الحكومة الكندية في تنفيذ المشروع وشيدت سدًا طوله 8 كيلومترات لتسخير طاقة المد والجزر.
ومنذ ذلك الحين ، تم تنفيذ 15 مشروعًا مدًا على الأقل في منطقة خليج فندى. ومن أبرز هذه المؤتمرات: أنابوليس ، وشيبودي ، وكابسكوك ، وأمهيرست ، إلخ.
فرنسا هي أيضا منتج رائد للطاقة المد والجزر. مصب نهر لا راني هو الأكبر في فرنسا حيث يفي إنتاج الكهرباء بمتطلبات الحي. سانت مايكل هو مجال آخر يجري فيه أعمال البناء. سيفيرن في المملكة المتحدة وخليج Kislaya في روسيا تنتج أيضا بعض الكهرباء المد والجزر. تخطط الحكومة الهندية الآن لإقامة عدد قليل من مشاريع الطاقة المدية في الساحل الشرقي وخليج كوتش.
مصدر الطاقة المتجددة: النوع # 5. طاقة الكتلة الحيوية:
الكتلة الحيوية تشير إلى الطاقة التي يمكن تسخيرها من حرق أي شكل طبيعي من النمو. يمكن أن يكون كل من نفايات الحيوانات والمحاصيل - وبصفة عامة ، خشب الوقود والروث وبقايا المحاصيل.
الكتلة الحيوية هي مصدر محتمل لتحويل الطاقة. يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية أو طاقة حرارية أو غاز للطهي وتزويد المحركات بالوقود. وسوف تمحو النفايات أو القمامة من جهة وتنتج الطاقة من جهة أخرى.
وسيؤدي ذلك إلى تحسين الحياة الاقتصادية للمناطق الريفية في البلدان النامية والبلدان النامية ، والحد من التلوث البيئي ، وتعزيز الاعتماد على الذات وتقليل الضغط على خشب الوقود. مصدر طاقة متعدد الفوائد في الواقع!
تختلف طاقة الكتلة الحيوية بشكل واضح في المناطق الريفية والمناطق الصناعية - الصناعية:
1. في المناطق الحضرية والصناعية والتخلص من النفايات الصلبة تشكل مشاكل خطيرة. يمكن أن تؤخذ كمادة خام لانتاج الكهرباء. وفقًا للتقديرات ، قد ينتج عن كل كجم من هذه النفايات الصلبة 12000 وحدة حرارية بريطانية من الطاقة. هذه الطاقة يمكن استخدامها بسهولة في المولدات العادية.
معالجة:
عملية إعادة تدوير النفايات وتوليد الطاقة بسيطة للغاية. تتطلب القمامة التجفيف والتقطيع وتصفية الهواء لإزالة الرطوبة والجسيمات غير القابلة للاحتراق.
2. يمكن للاقتصاد الريفي أيضا أن يستخدم بنجاح الكتلة الحيوية لتوليد الطاقة والمجاري الحضرية كأسمدة في هذا المجال. ويمكن تحويل خامات الوقود والروث ومخلفات المحاصيل إلى طاقة بعد تغويزها. يمكن تحويل الكتلة الحيوية الغازية هذه إلى طاقة كهربائية ، أو تستخدم كوقود للطهي أو المحركات.
معالجة:
عملية التحويل معروفة منذ عام 1940. لكن عملية التغويز الجديدة أكثر كفاءة. يمكن توربينات الغاز أو تغويز الكتلة الحيوية تحويل الكتلة الحيوية إلى الغاز ، وقابلة للاستخدام مثل غاز الفحم. تم إجراء محاولات ناجحة لمزارع الكتلة الحيوية والتغويز على نطاق واسع في مزارع قصب السكر البرازيلية حيث يتم تحويل عصير قصب السكر إلى كحول إيثيل ، يمكن استخدامه في السيارات.
تجري الآن تجارب ناجحة مماثلة في الولايات المتحدة الأمريكية لاستخدام مستخلصات الصويا لإنتاج وقود السيارات. كما يتم بنجاح استخدام الإيثانول المخمّر لقصب السكر في وقود النقل. هذه قد تقلل في نهاية المطاف الاعتماد على النفط.
مزايا:
1. ستكون كهربة المناطق الريفية أرخص وأسهل.
2. سيولد فرص العمل في المناطق الريفية في البلدان النامية المكتظة بالسكان.
3. تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد.
4. الايكولوجية-- ودية ، بقايا هي للتحلل الحيوي.
مشاكل:
غير أن تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة ليس خالياً من المشاكل.
المشاكل الرئيسية هي:
1- قد تعوق مزارع الكتلة الحيوية التوازن الإيكولوجي.
2. تآكل التربة سوف يتسارع.
3. سوف تنضب المغذيات التربة.
كهرباء الغاز الحيوي في العالم النامي:
في البلدان ذات الكثافة السكانية العالية في جنوب شرق آسيا ، أعطى هاجم الغاز الحيوي أملاً جديداً لمكافحة أزمة الطاقة المتنامية. إن التخمر البسيط للمواد العضوية من خلال غرف الغاز التي يتم بناؤها محليًا ينتج عنه توفير الطاقة اللازمة للكهرباء المنزلية والطهي والتدفئة ومياه الضخ. يستخدم روث البقر كوقود رئيسي ، متوفر داخل الأسرة دون أي تكلفة إضافية.
في الوقت الحاضر ، يوجد في الصين والهند ما لا يقل عن 7 ملايين و 2 مليون جهاز هضم للغاز الحيوي على التوالي.
هذه الهضمات لها مزايا عدة:
1. أرخص لتثبيت.
2. عملية بسيطة.
3. العملية نظيفة.
4. يزيد من الاعتماد على الذات.
5. شكل متجدد لإنتاج الطاقة.
قطعت غرف الغاز شوطًا طويلاً من معسكرات الاعتقال الناجية. ثم (1940-1945) كانت "غرف الغاز" لألمانيا الناجية عبارة عن غرف الموت. الآن هم الحيوية (الحياة) -chambers. كما قال الفيزيائي الشهير Kapitza: إن التحدث عن الطاقة الذرية من حيث القنبلة الذرية يمكن مقارنته بالتحدث عن الكهرباء في بنود السلسلة الكهربائية.
