عند مناقشة مصادر مختلفة للطاقة ، غالبًا ما تسمع مصطلحات "متجددة" و "غير متجددة". ماهو الفرق؟ بكل بساطة ، مصدر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية ، وطاقة الرياح ، والطاقة المائية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والكتلة الحيوية ، والمحيطات يمكن تجديدها في حياة الإنسان. المصادر غير المتجددة مثل الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي) سوف تتجدد من الناحية الفنية ، ولكن على مدى العديد والعديد من آلاف السنين مما يعني أننا نستخدمها بشكل أسرع بكثير مما يتم إنتاجها. هنا في هذه المقالة ، سوف نتعرف على موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة المختلفة.
مصادر الطاقة الغير المتجددة
سنتحدث قليلاً عن إيجابيات وسلبيات بعض أنواع الطاقة المختلفة بدءًا من المصادر غير المتجددة الأكثر شيوعًا.
1. طاقة الفحم
الفحم هو أحد أقدم أشكال الطاقة غير المتجددة وأكثرها وفرة التي يستخدمها البشر. إنها رخيصة نسبيًا ، وتوفر كمية كبيرة من الطاقة بالنسبة لوزنها. ومع ذلك ، فهو أيضًا أحد أقذر أشكال الوقود الأحفوري والتعدين فهو خطير إلى حد ما.
ايجابيات استخدام طاقة الفحم
وفيرة: خاصة داخل الولايات المتحدة. تكلفة الاستخدام أقل من أشكال الطاقة الأخرى.
كفاءة الهواء: من بين الطاقة الكامنة الموجودة في الفحم ، يتم استخدام نسبة عالية منه عند حرق الفحم.
محطات الطاقة الآمنة: بالمقارنة مع الطاقة النووية ، تعد محطات الفحم أكثر أمانًا.
رخيصة نسبيًا: إنها صناعة ناضجة ، ومصدر طاقة رخيص نسبيًا.
سلبيات استخدام طاقة الفحم
قذر: من بين جميع أنواع الوقود الأحفوري ، يحترق الفحم الأقذر. يؤدي حرقه إلى إطلاق مستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. كما تطلق مصانع الفحم مستويات خطيرة من الزئبق والزرنيخ. التلوث المحلي حول محطات الفحم يمثل مشكلة.
خطر على المناجم: تعدين الفحم هو عمل خطير للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التعدين له آثار بيئية سلبية ، بما في ذلك الفيضانات ، وزيادة التعرية ، وإطلاق غازات الميثان.
أعلى ناتج محتمل للطاقة تم الوصول إليه: على الرغم من الكفاءة ، فمن المحتمل أن يكون قد تم بالفعل الوصول إلى الحد الأقصى من الإمكانات في الطاقة المتاحة للاستفادة من الفحم مقارنة بالتقنيات الأخرى التي لديها القدرة على زيادة الكفاءة.
مصدر محدود: في حين أنه متوفر حاليًا مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى ، فمن المحتمل أن يتم استنفاد العرض المحدود في غضون قرنين ما لم يتم استكشاف بدائل أخرى.
2. طاقة البترول
يستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم للوقود وحتى في الاستخدامات غير المتعلقة بالطاقة مثل صناعة البلاستيك. ليست شائعة بالنسبة لمحطات الطاقة ، ولكنها مصدر وقود شائع جدًا للنقل مثل السيارات والطائرات والقوارب والقطارات.
ايجابيات استخدام البترول
بنية تحتية متطورة: العديد من البلدان تنتج النفط وتكريره ، والتوزيع العالمي قائم بالفعل. محطات الوقود للتزود بالوقود للسيارات الشخصية وفيرة ، مقارنة بالبنية التحتية المحدودة مثل محطات إعادة شحن السيارات الكهربائية.
سهولة النقل: كونه سائلًا يمكن نقله عبر خطوط الأنابيب مما يعني أنه يمكن نقل كمية كبيرة من الزيت لمسافات طويلة بسرعة نسبيًا.
كفاءة: وفقًا للجنة الطاقة الأمريكية ، لا يوجد نوع آخر من الوقود يحتوي على نفس القدر من الطاقة لكل وحدة حجم مثل الديزل والبنزين.
سلبيات استخدام البترول
خطر على البيئة: مثل الفحم ، يؤدي حرق الزيت إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بالإضافة إلى أكسيد النيتروز والميثان. تسبب الانسكابات في مواقع الحفر أو خطوط الأنابيب أيضًا آثارًا سلبية على البيئة المحيطة والحياة البرية.
العرض المحدود: مثل جميع أنواع الوقود الأحفوري ، قد يستغرق الأمر ملايين السنين لإنتاج المزيد. الطلب على النفط مرتفع للغاية ، بناءً على احتياطيات النفط المعروفة حاليًا في عام 2013 ، تقدر لجنة الطاقة الأمريكية أننا سنستنفد إمداداتنا بحلول عام 2063 تقريبًا.
3. الغاز الطبيعي
يتكون الغاز الطبيعي بشكل أساسي من الميثان ، ويمكن استخدامه للتدفئة والطهي وتوليد الكهرباء.
ايجابيات الغاز الطبيعي
أنظف أنواع الوقود الأحفوري: يؤدي حرق الغاز الطبيعي إلى إطلاق 45٪ أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالفحم و 30٪ أقل من البترول. كما أنه لا يترك أي نفايات تقريبًا مثل الرماد أو المخلفات الأخرى بعد حرقه.
سهولة النقل: يمكن إرسالها عبر خط أنابيب إلى المنازل للتدفئة والطهي. توجد شبكة راسخة من خطوط الأنابيب.
رخيص: أرخص من أنواع الوقود الأحفوري الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تميل أجهزة الغاز في المنزل إلى أن تكون أرخص من نظيراتها الكهربائية.
سلبيات الغاز الطبيعي
سام وقابل للاشتعال: الغاز الطبيعي سريع الاشتعال وقابل للانفجار ، مما يجعل التسربات مشكلة. كما أنه سام بشكل خطير للاستنشاق وعديم الرائحة تمامًا في حالته الطبيعية. تتم إضافة المواد الكيميائية لإضفاء رائحة كريهة مميزة ، ولكن من المحتمل أن تمر التسريبات في أعماق الأرض دون أن يلاحظها أحد حيث تتبدد تلك المواد الكيميائية وتفقد قوتها.
يحتاج إلى مزيد من المعالجة: لكي يكون الغاز الطبيعي قابلاً للاستخدام كوقود ، يتطلب معالجة أكثر مقارنةً بالفحم أو النفط. تنتج عملية تكريره العديد من المنتجات الثانوية مثل الكبريت والهيدروكربونات وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين.
غير متجدد: مثل جميع أنواع الوقود الأحفوري ، نحن نستخدمه بشكل أسرع مما يتم إنشاؤه مما يجعله غير مستدام على المدى الطويل ، حتى لو كان لدينا وفرة في الوقت الحالي.
مصادر الطاقة المتجددة
1. طاقة الشمس
بالانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة ، سنبدأ باستخدام الطاقة الشمسية. الفكرة الأساسية هي أن الخلايا الشمسية تلتقط ضوء الشمس وتحولها إلى كهرباء ويتم تخزينها في بطاريات لاستخدامها لاحقًا.
إيجابيات طاقة الشمس
صديق للبيئة: التقاط أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة لا يولد أي تلوث للهواء أو الضوضاء.
مستدام: طالما تشرق الشمس ، سيتم إنتاج المزيد من الطاقة. من المستحيل حرمان الأجيال القادمة من المورد لأننا لا نستطيع استخدامه.
مصدر وفير: الطاقة الكامنة من الشمس مذهلة إذا تمكنا من تسخيرها كلها. يغمر سطح الأرض بما يكفي من الطاقة الشمسية في ساعة واحدة لتلبية احتياجات الطاقة لكوكب الأرض بأكمله لمدة عام ، إذا تمكنا بطريقة ما من التقاطها بالكامل.
خيار رائع للمواقع البعيدة: غالبًا ما يكون إعداد الطاقة الشمسية أرخص من تشغيل خطوط الجهد العالي إلى المناطق النائية خارج شبكة الطاقة.
سلبيات طاقة الشمس
مكلفة للإعداد: تكلفة الإعداد الأولي هي أكبر مساوئ للطاقة الشمسية. ستقدم بعض الولايات ائتمانات ضريبية أو إعانات أخرى لمحاولة المساعدة في تعويض التكلفة ، لكنها لا تزال واحدة من البدائل الأكثر تكلفة للإعداد.
تتأثر الكفاءة بالعوامل البيئية: إلى جانب العيب الواضح المتمثل في إنتاج الطاقة فقط أثناء النهار ، يمكن أن تتأثر كفاءة الخلايا الشمسية سلبًا بالأيام الملبدة بالغيوم أو التلوث المفرط.
المساحة المطلوبة: تتطلب محطات الطاقة الشمسية الكبيرة الحجم حاليًا مساحات شاسعة من الأراضي المفتوحة لإنتاج مستويات طاقة مماثلة لمحطة توليد الطاقة التقليدية. على الرغم من ذلك ، فإن التكنولوجيا لزيادة الكفاءة تتحسن دائمًا.
2. طاقة الرياح
لقد سخر البشر قوة الرياح لعدة قرون ، من طواحين الهواء لطحن الحبوب إلى المراكب الشراعية المستخدمة للسفر عبر المحيطات. في هذه الأيام يمكن استخدام توربينات الرياح الكبيرة لتوليد الكهرباء.
إيجابيات طاقة الرياح
مصدر نظيف: استخدام طاقة الرياح لا يولد أي تلوث للهواء مثل الوقود الأحفوري.
قابلة للتجديد: لا يمكنك استنفاد مصدر رياح الأرض. ستستمر في النفخ سواء قمنا بتسخيرها أم لا ، وتسخيرها لا يقلل من إمداداتها بأي شكل من الأشكال.
سلبيات طاقة الرياح
مصدر غير متسق: يمكن أن يكون اتجاه الرياح وقوتها غير متوقعة وغير متسقة ، مما يجعل الرياح كمصدر أساسي للطاقة غير قابلة للتطبيق.
صاخبة: توربينات الرياح ليست صامتة ، وعادة ما تنتج حوالي 50-60 ديسيبل من الضوضاء مع استخدامها. غالبًا ما يشتكي الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من توربينات الرياح من الضوضاء التي تحدثها. يتم تقليل هذا العيب من خلال بناء مزارع الرياح البحرية أو في المناطق الريفية النائية.
الجماليات: نظرًا لأن توربينات الرياح تقع عادةً في المناطق الريفية ، يعتقد الكثير من الناس أنها آفة على المناظر الطبيعية غير الملوثة.
خطر على الحياة البرية: قد تكون توربينات الرياح خطرة على الطيور أو الخفافيش في المنطقة. خاصة في أنها تقع في مسارات الهجرة.
3. الطاقة الحرارية الأرضية
تحظى الطاقة الحرارية الأرضية باهتمام متزايد هذه الأيام. تدعو العديد من خطط البناء الجديدة إلى دمجه. باستخدام طاقات التدفئة والتبريد في الأرض في نظام دوري ، تعد الطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا للطاقة المتجددة - ولكن لها عيوبها أيضًا.
إيجابيات الطاقة الحرارية الأرضية
مصدر الطاقة النظيفة: لا تحتوي الطاقة الحرارية الأرضية على معدل تلوث مرتفع وتعتبر صديقة للبيئة.
قابلة للتجديد: تتجدد حرارة الأرض بشكل طبيعي لذا لا توجد فرصة لاستنفاد الإمداد.
القدرة الفعالة: يُقدر أن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن إنتاجها في العديد من مناطق العالم وتوفر ما يصل إلى 2 تيراواط من الطاقة سنويًا.
يلبي احتياجات الحمل الأساسي: هذه طريقة أكثر موثوقية لتلبية احتياجات الحمل الأساسي للسكان والمساحة من الأشكال الأخرى للطاقة النظيفة.
قابل للتطوير: يمكن أن يعمل هذا الحل أيضًا مع منزل صغير كما هو الحال مع منشأة تصنيع.
البصمة الصغيرة: لا يتطلب الأمر مساحة كبيرة من الأرض لإنشاء محطة للطاقة الحرارية الأرضية ، وهناك القليل من التلوث الناتج عن إنشاء نظام.
الاستثمار في الابتكار: يتم استثمار الكثير من الأموال في البحث عن ابتكارات لهذه التكنولوجيا ، مما يعني أنها ستخفض التكاليف الإجمالية للطاقة وتسمح باستخدام المزيد من مجالات الموارد.
سلبيات الطاقة الحرارية الأرضية
مخاوف بيئية: في حين أن الطاقة الحرارية الأرضية تحدث القليل جدًا من التأثير البيئي ، لا تزال هناك بعض المخاوف بشأن التأثير الذي تحدثه.
معرضة للخطر في مناطق معينة: المناطق المعرضة للزلازل أو غيرها من الأنشطة الزلزالية ليست مثالية لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية.
التكاليف الباهظة مقدمًا: تكلفة بناء محطة الطاقة ونظام التدفئة والتبريد أكثر مقدمًا من الأنواع الأخرى من الطاقة المتجددة.
موقع محدد: لا يمكنك إنشاء سحب للموارد كما يمكنك باستخدام الطاقة المائية مما يعني أن وضع المصنع يقتصر على الوصول إلى المورد.
التجديد المُدار: يجب إدارة موارد الطاقة الحرارية الأرضية أو يمكن أن تجف.
4. طاقة الكتلة الحيوية
تستخدم طاقة الكتلة الحيوية العملية الطبيعية لعملية التمثيل الضوئي وإنتاج الطاقة البيولوجية الأخرى التي تحدث مع المواد العضوية.
إيجابيات طاقة الكتلة الحيوية
الطاقة المتجددة: إذا كان بإمكانك زراعتها ، فيمكن استخدامها في إنتاج طاقة الكتلة الحيوية. هذا يجعلها مصدرًا متجددًا للغاية.
محايد الكربون: هذا هو أحد الأشكال القليلة للطاقة التي تعتبر محايدة للكربون. لها تأثير كربوني ، لكنها تعتبر جزءًا من دورة الكربون الطبيعية على الكوكب ولا تسبب عبئًا إضافيًا على الغلاف الجوي.
فعالة من حيث التكلفة: بالمقارنة مع الوقود الأحفوري ، فإن إنتاج طاقة الكتلة الحيوية أرخص بنسبة 1/3 تقريبًا. على مدى 10 إلى 15 عامًا من الاستخدام ، سيشهد المستخدم العادي توفيرًا كبيرًا في تكلفة الطاقة.
وفيرة: أينما يمكنك النمو ، يمكنك إنتاج طاقة الكتلة الحيوية. ليست هناك حاجة لمزيد من النقل مثل خطوط الأنابيب لإيصالها إلى المناطق.
سلبيات طاقة الكتلة الحيوية
باهظة الثمن: يمكن أن تكون هذه واحدة من أكثر الطاقات تكلفة لإنتاجها لأنها تعتمد على دورة النمو والحصاد.
البصمة الواسعة: بينما يتم تطوير تقنيات جديدة للسماح للنباتات باستخدام مساحات أصغر ، هناك حاجة الآن إلى مساحة واسعة لتنمية ما يكفي من الكتلة الحيوية لإنتاج الطاقة.
استنزاف الموارد: تتطلب الزراعة المياه ويمكن أن يمثل ذلك مشكلة في بعض مناطق العالم وسيحد من فعالية إنتاج طاقة الكتلة الحيوية.
5. الطاقة المائية
تسخر الطاقة المائية قوة تدفق المياه لتوليد الكهرباء باستخدام التدفق لتشغيل التوربينات. من نواح كثيرة ، تعد هذه واحدة من أنظف التقنيات ، ولكن لها أيضًا تكلفة يجب مراعاتها.
إيجابيات الطاقة المائية
موثوقة: مقارنة بالقوى "النظيفة" الأخرى مثل الطاقة الحرارية الأرضية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح ؛ تعتبر الطاقة المائية أكثر موثوقية حيث يمكن التنبؤ بكميات المياه وتسليمها بشكل أكبر.
التنظيف: يقلل استخدام الطاقة المائية من الحاجة إلى حرق الوقود الأحفوري. يحتوي الناتج من المصنع أيضًا على معدل انبعاث خفيف جدًا للكربون وملوثات الهواء.
فعالة من حيث التكلفة: في حين أن البناء مكلفًا وله ميزانية صيانة عالية ، فإن التكلفة طويلة الأجل لنظام الطاقة الكهرومائية أرخص بكثير من محطات الطاقة التقليدية.
الطاقة المتجددة: توجد المياه على الأرض وفي الغلاف الجوي. إنها تجدد نفسها باستمرار ، مما يجعل الطاقة المائية مصدرًا متجددًا للطاقة.
مادة خام متعددة الأغراض: إذا كنت تنظر إلى الماء على أنه مادة خام ، والخزان هو الحامل لهذه المادة ، فسترى أن هناك استخدامات متعددة للمياه في نفس الوقت الذي يتم استخدامه فيه للطاقة. يمكن أن تستضيف الحياة البرية ، وري الأراضي الزراعية ، وتوفير مياه الشرب وأن تكون نقطة للأنشطة الترفيهية للمجتمع.
سلبيات الطاقة المائية
تعريض الحياة البحرية للخطر: بينما يؤدي بناء السد إلى إنشاء خزان يصبح موطنًا بحريًا ، إلا أنه لا يفعل ذلك إلا من خلال تدمير الطبيعة الموجودة. هذا يمكن أن يقطع البيئة في المنطقة. أيضًا ، يمكن أن تضر التوربينات التي تستخدمها محطة الطاقة بتجمعات الأسماك عن طريق تغيير التيارات في الماء ووقف أنماط التغذية والتبويض.
الحوادث الطبيعية: هذا هو المصطلح المستخدم لوصف عوامل مثل الجفاف التي يمكن أن تغير القدرة المتوقعة لمحطة الطاقة الكهرومائية. حتى الآن ، لا يوجد سوى القليل الذي يمكن أن يفعله الإنسان للتحكم في بعض الأحداث الطبيعية التي يمكن أن تقلل من إنتاج النباتات.
تكلفة التنفيذ والصيانة: محطات الطاقة الكهرومائية مكلفة للغاية في البناء ، كما أن لها تكلفة صيانة عالية. على عكس أنواع الطاقة الأخرى الموجودة داخل المحطة ، يجب أن تهتم الطاقة المائية أيضًا بالكيانات خارج الموقع مثل السدود والخزانات وأنظمة الأنهار.
خطر وشيك على السكان: يمكن أن تنكسر السدود ، ويمكن أن تحدث فيضانات مفاجئة ويمكن أن تعرض جميع أنواع المشاكل السكان في المنطقة المحيطة بمحطة مائية للخطر.
الآن بعد أن تعرفت على إيجابيات وسلبيات مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة المختلفة ، يمكنك أن ترى ما هو موضوع معقد. لا يتعلق الأمر دائمًا بأن المنظف هو الأفضل ، يجب التفكير بعناية في جميع مصادر الطاقة المحتملة وأفضل واحد يتم اختياره. هذا أفضل واحد يجب أن يلبي التكلفة والسلامة والاحتياجات البيئية.