الهندسة الكهربائية

الطاقة المتجددة

ارتفعت نسبة غاز ثاني اكسيد الكربون وسارع العلماء للتوجه الى الطاقة المتجددة بسبب الاضرار الجسيمة من ظاهرة الاحتباس الحراري والتلوث الضخم في البيئة وانتشار الامراض وخصوصا سرطان الرئة فمن حكمة الله وعز وجل انه سخر لنا الحلول والعقول لمواجهة هذه الازمات العالمية التي تهدد حياة البشر, ويمكننا تعريف الطاقة المتجددة Renewable Energy انها مصادر للطاقة الكهربائية يمكن الحصول عليها بشكل دائم اي انها لا تنفذ مع الزمن وذلك دون اللجوء الى استخدام المشتقات البترولية التي تؤدي الى الاحتراق والعمليات الكيميائية الضارة لصحة الانسان والبيئة.

ومن الاسباب التي شجعت العالم الى مزيدًا من التقدم في مجال الطاقة البديلة هو الضغط المستمر من المؤسسات والمنظمات العالمية على الدول والسياسات لايجاد حلول لانقاذ الأرض وحاجة الانسان الى خفض التكاليف المترتبة على البترول وحفظ المخرون النفطي في جوف الارض.

اسباب ومميزات الطاقة المتجددة

بدأ الانسان في البحث عن مصادر جديدة لتوليد الطاقة الكهربائية لاسباب جوهرية متعلقة في الأمن البيئي والاقتصادي وابرز هذه الاسباب ما يلي:

  1. التخلص من انبعاثات الغازات السامة التي تنتج من المصانع ومؤسسات توليد الطاقة الكهربائية والسيارات وخصوصا القطارات والسفن.
  2. البحث عن بدائل عن استخدام محطات الطاقة النووية التي تطلب خطورة عمل وتكاليف كبيرة في بناؤها وتكاليف تشغيلها وخطرها الكبير في حال حدوث اي اخطاء بشرية او تقنية.
  3. استغلال الموارد الطبيعية مثل الطاقة الشمسية, طاقة الرياح, الحرارة الجوفية, حركة الانهار والامواج وغيرها من الموارد التي اصبحت منتشرة في كل مكان وحسب التضاريس والمنطقة الجغرافية بحيث يكثر استخدام الطاقة الشمسية في الدول التي لها اشعاع شمسي متوفر مثل دول الشرق الاوسط واستخدام الطاقة الهوائية في الدول التي فيها رياح بشكل متكرر.
  4.  ان الطاقة المتجددة متوفرة في جميع الدول ولا تنفذ وتبقى مستمرة.
  5. التنافس العالمي في زيادة وتحسين كفاءة الانتاج من المصادرالمختلفة للطاقة المتجددة لذلك يسعى المختصين الى مواكبة هذا المجال والابداع في براءات الاختراع.
  6. اقل تكلفة وأكثر أمان مقارنة مع المصادر النفطية لتوليد الطاقة الكهربائية.
  7. اصبحت الطاقة المتجددة متوفرة في المنازل والحدائق العامة وحتى الشواطئ للاكتفاء الذاتي, واصبحت بعض السيارت والطائرات تستخدم مصادر للطاقة البديلة.

والصورة التالية توضح الخطر البيئي المتسبب من حرق المشتقات النفطية:

مصادر الطاقة المتجددة

بدأ البشر في البحث عن المصادر الطبيعية التي يمكن اعتبارها مصدر للطاقة المتجددة وبفضل العلم والمعرفة التكنولوجيا اصبحنا اليوم نستخدم في المصادر التالية:

1 – الطاقة الشمسية

وهي المصدر الأكثر استخدامًا في العالم خصوصا في المانيا وهولندا ويقصد في الطاقة الشمسية هي عملية تحويل ضوء الاشعاع الشمسي الى طاقة كهربائية يمكن استخدامها او تخزينها ويتم ذلك عن طريق اللواح كهروضوئية تعمل على تحويل الفوتونات الضوئية الى تيار كهربائي مستمر, قديمًا كنا بحاجة الى الواح كبيرة الحجم وكثيرة العدد لانتاج كمية قليلة من الكهرباء ولكن اليوم بفضل التطور اصبحت كفاءة الالواح كبيرة مقارنة في السابق وقدرة الالواح اصبحت ممتازة ووتوفر في اشكال واحجام مختلفة وفقًا للقدرة الكهربائية المطلوبة. 

2 – طاقة الرياح

طاقة الرياح Wind Energy او طاقة التوربينات الهوائية وهي من المصادر كثيرة الانتشار فهي تعتمد على تحريك مولد كهربائي لانتاج الكهرباء عن طريق حركة الشفرات الهوائية وتكون محطات طاقة الرياح في المناطق التي بها تيارات هوائية وتكون لها قاعدة كبيرة ووثلاثة مراوح (أذرُع) ونظام تروس داخلي, من سلبيات طاقة الرياح هي تكلفة الصيانة وتحتاج الى اماكن مخصصة وصعوبة نقل نظام طاقة الرياح. واصبح العالم يوجه الى فكرة مزارع الطاقة المتجددة فيتم تخصص مناطق مخصصة لدمج طاقة الرياح والطاقة الشمسية لحفظ البيئة والاكتفاء الذاتي للكهرباء في المدن.

3 – الطاقة المائية

ظهر هذا النوع من الطاقة المتجددة حديثًا وذلك للاستفادة من حركة المياه الجارية مثلا الانهار والشلالات اضافة الى قوى المد والجزر الطبيعية وهي عدة انواع ولكن بشكل عام يعتمد مبدء عملها على تركيب مولدات كهربائية تتحرك نتيجة حركة المياه فيمكن تخزين الطاقة الكهربائية داخل بطاريات خاصة او استخدامها بشكل مباشر ويكثر استخدامها في المناطق المائية والتي تقوم في دورها بتزويد السكان باحتياجاتهم خاصة المزارعين وغيرها.

ليس هذا فقط يوجد العديد من انواع الطاقة المتجددة مثل الطاقة الناتجة من حرارة جوف الارض وتعمل هذه التقنية على استغلال الحرارة الداخلية في باطن الأرض وذلك بتجميع بخار الماء الساخن عبر انابيب خاصة لتحريك شفرات مربوطة مع مولدات كهربائية والتي تقوم بدورها في انتاج طاقة كهربائية نظيفة او استخدام الماء الساخن مباشرة, وايضًا يوجد مصادر اخرى مثل الحرارة الشمسية وهي تختلف عن ضوء الاشعاع الشمسي فيتم تجميع اشعة الشمس لتسخين انابيب مملوئة في الزيت وعندما يسخن يتبخر لتحريك المولدات الكهربائية.