لماذا يزداد الطلب على الطاقة ؟
إن الدول الصناعية و النامية تستعمل تشكيلة متنوعة من الطاقة الأولية مثل الطاقة الأحفورية (النفط و الفحم الحجري و الغاز الطبيعي)و الطاقة النووية و الطاقة القابلة للتجديد. لكنها تعتمد إلى حد كبير على النفط والفحم الحجري و الغاز الطبيعي .
بالإضافة إلى قضية الاحتياجات الحرجة للطاقة في قطاع النقل ,هناك حاجة إلى زيادة فعالية الطاقة في القطاعات الأخرى مثل المباني . فمع ازدياد عدد السكان وازدياد عدد المرافق التي تتطلب المزيد من الطاقة الكهربائية ,يزداد استهلاك الطاقة الخاصة بالمباني .
وستكون هناك حاجة إلى تكنولوجيات جديدة لأجل قيام جيل جديد من المباني يكون أكثر فعلية و راحة و سهولة في التشغيل و الصيانة.
تركز الأبحاث الحالية و على المدى الطويل ,على المباني التي لا تستهلك فيها الطاقة أبدا و التي يمكنها أن تنتج بمتوسط الأحوال ,طاقة أكثر مما تستهلك عن طريق الجمع بين تصاميم عالية الفعالية و بين خلايا الوقود و الطاقة الشمسية و الطاقة الحرارية الأرضية و غيرها من الطاقة الموزعة الأخرى و تكنولوجيات التوليد المشترك .
2.تطوير فعالية الطاقة و الطاقة القابلة للتجديد:
يقدر ما قد يكون للهيدروجين وللابتكارات القفازة الأخرى من أهمية على المدى الطويل بقدر ما سيبكون لمواصلة العمل على تحسين فعالية الطاقة التقليدية الأساسية و الاستثمار في الطاقة القابلة للتجديد من تأثير في المستقبل القريب .ويهدف العلماء و الباحثون في العالم المصنع إلى ابتكارات تسير فيها الصناعة بالطاقة النظيفة . فتكنولوجيات السيارات ,تكنولوجيات هجينة (كهرباء_بنزين وكهرباء_ديزل) و تكنولوجيات مواد خفيفة الوزن إضافة إلى تكنولوجيات وقود الهيدروجين . ويعتقد أن العديد من تلك التكنولوجيات سوف يؤمن اقتصادا في الوقود قبل وبعد إنزال السيارات العاملة على خلايا الوقود حيث من المتوقع دمج المواد الخفيفة الوزن و التكنولوجيات الهجينة في تصاميم السيارات العاملة على خلايا الوقود و تشجيع الدول الأبحاث و التطوير لمواصلة التقدم في تحسين فعالية الطاقة في الصناعات المختلفة وفي الأجهزة الكهربائية المنزلية , وفي المباني وفي نقل و توزيع الطاقة الكهربائية . وتدعم فعالية الطاقة والطاقة القابلة للتجديد أيضا بنشاط الأبحاث و التطوير لأجل تحسين الأداء و القدرة التنافسية لتشكيلة من تكنولوجيات إمداد الطاقة القابلة للتجديد مثل الرياح و الشمس و الحرارة الأرضية و الكتلة البيولوجية .فطاقة الرياح مثلا هي إحدى الطاقات استخداما و أسرع الطاقات القابلة للتجديد نموا في العالم . فمنذ تركيب هذه الطاقة سنة2000 ,زادت قدرة توليد الكهرباء بواسطة التوربينات الرياحية التي تم تركيبها في كثير من المناطق في العالم.
3.مصادر الطاقة:
1.3.هل يمكن الاستغناء عن مصادر الطاقة التقليدية ؟
في الوقت الحاضر وعلى الرغم من التقدم الكبير في التكنولوجيات , لا يتوقع أن يستبدل النفط و الغاز الطبيعي بصورة كبير ة في أنواع الوقود المستعملة خلال العقدين القادمين .فالنفط بصفة خاصة , سوف يظل , حسب ما هو متوقع , السائد في قطاع النقل حيث لا توجد في الوقت الحاضر أنواع وقود بديلة قابلة للمنافسة اقتصاديا .و على العكس من ذلك , فقد تم استبدال النفط بشكل كبير في قطاع الطاقة الكهربائية .فلقد هبط استخدامه في معامل توليد الكهرباء منذ السبعينات من القرن الماضي , وأصبح توليد الكهرباء باستخدام النفط يتم بنسبة
.ما هي مصادر الطاقة البديلة ؟
الطاقة الشمسية:
تستغل الطاقة الشمسية حاليا في أنحاء متعددة من العالم و يمكنها أن تؤمن أضعاف معدل الاستهلاك الحالي للطاقة في العالم اذا ما تم استغلالها بشكل صحيح.
يمكن استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء مباشرة أو للتسخين أو حتى للتبريد ,ولا يحد الإمكانيات المستقبلية للطاقة الشمسية سوى استعدادنا للاستفادة منها .وهناك طرق عديدة مختلفة لاستخدام الطاقة الشمسية . وعبارة "الطاقة الشمسية " تعني تحويل ضوء الشمس إلى طاقة حرارية أو كهربائية لكي نستخدمها . إن نوعي الطاقة الشمسية الأساسيين هما:
• " الفولطائية الضوئية " : أي إنتاج الكهرباء من الضوء . ويكمن السر في هذه العملية في استخدام مواد شبه موصلة يمكن تكييفها لتطلق الكترونات ينتج عن تسريعها التيار الكهربائي.
" الطاقة الحرارية الشمسية " : التي يمكن لها أن تؤمن الكهرباء و الماء الساخن للاستغلال المنزلي وذلك بتركيز مرايا مصانع الطاقة الحرارية الشمسية الضخمة ضوء الشمس في خط واحد أو نقطة واحدة . وتستخدم الحرارة التي تنتج عن هذه العملية لتوليد البخار .كما يستخدم البخار الحار و المضغوط جدا لتشغيل توربينات تقوم بتوليد الكهرباء .واستنادا إلى التقديرات ,فان قدرة مصانع الطاقة الحرارية الشمسية ستصل مع حلول 2020 في العالم إلى حوالي 30000 ميغاواط وهو ما يكفي لتزويد 30مليون منزل بالطاقة.
الطاقة الهوائية:
إن طاقة الرياح هو المصدر الذي يشهد النمو الأسرع في العالم وهي تقنية بسيطة أكثر مما توحي.فخلف الأبراج الطويلة, الرفيعة والشفرات التي تدور بشكل متواصل و مطرد يمكن أن تتحول الطاقة من جزء دوار عبر علبة تروس تعمل أحيانا بسرعة متغيرة إلى مولد كهربائي.
• طاقة الرياح اليوم:إن عقدين من التقدم التقني أديا إلى توربينات رياح متطورة جدا قابلة للتعديل و سرعة التركيب .إن توربين ريح واحد حديث هو أكثر قوة 100مرة مما كان يعادله منذ عقدين ,وتؤمن مزارع الرياح حاليا طاقة صرفة تعادل محطات طاقة تقليدية فمع بداية العام2004بلغت تجهيزات طاقة الرياح الشاملة مستوى 40300ميغاواط,ما يؤمن طاقة كافية لسد حاجيات حوالي 19مليون عائلة أوروبية متوسطة الاستهلاك ,وهو ما يقارب 47مليون شخص , وحاليا يمكن للرياح في المواقع القصوى أن تنافس المصانع الجديدة التي تعمل على الفحم الحجري كما يمكنها في بعض المواقع أن تنافس الغاز.
• طاقة الرياح في عام2020:مع نمو طاقة الرياح المجهزة بمعدل٪30 في السنوات القليلة الماضية, يصبح تأمين الرياح ٪12 من طاقة العالم في عام 2020هدفا واقعيا كليا .وهذا من شأنه أن يخلق مليوني فرصة عمل وأن يوفر أكثر من 10700مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
وبفضل التحسينات التي تدخل باستمرار على حجم التوربينات العادية و قدرتها ,ويتوقع أن تتراجع كلفة طاقة الرياح في المواقع الجيدة في عام2020 بمعدل٪36 أقل من كلفتها في عام 2003 .
طاقة الرياح بعد 2020:أن موارد الرياح في العالم واسعة جدا و موزعة جيدا في كافة المناطق و البلدان . ومع استخدام التكنولجيا الحالية , يمكن لطاقة الريح أن تؤمن حوالي 53000 تيراواط ساعةفي السنة .ويفوق هذا بمعدل مرتين طلب العالم المتوقع على الطاقة في عام 2020 وهو ما يترك مجالا هاما للنمو في الصيانة حتى بعد عقود من الآن.تملك الولايات المتحدة وحدها ما يكفي من الريح لتغطي أكثر من حاجاتها من الطاقة بمعدل 3مرات.
إن الدول الصناعية و النامية تستعمل تشكيلة متنوعة من الطاقة الأولية مثل الطاقة الأحفورية (النفط و الفحم الحجري و الغاز الطبيعي)و الطاقة النووية و الطاقة القابلة للتجديد. لكنها تعتمد إلى حد كبير على النفط والفحم الحجري و الغاز الطبيعي .
بالإضافة إلى قضية الاحتياجات الحرجة للطاقة في قطاع النقل ,هناك حاجة إلى زيادة فعالية الطاقة في القطاعات الأخرى مثل المباني . فمع ازدياد عدد السكان وازدياد عدد المرافق التي تتطلب المزيد من الطاقة الكهربائية ,يزداد استهلاك الطاقة الخاصة بالمباني .
وستكون هناك حاجة إلى تكنولوجيات جديدة لأجل قيام جيل جديد من المباني يكون أكثر فعلية و راحة و سهولة في التشغيل و الصيانة.
تركز الأبحاث الحالية و على المدى الطويل ,على المباني التي لا تستهلك فيها الطاقة أبدا و التي يمكنها أن تنتج بمتوسط الأحوال ,طاقة أكثر مما تستهلك عن طريق الجمع بين تصاميم عالية الفعالية و بين خلايا الوقود و الطاقة الشمسية و الطاقة الحرارية الأرضية و غيرها من الطاقة الموزعة الأخرى و تكنولوجيات التوليد المشترك .
2.تطوير فعالية الطاقة و الطاقة القابلة للتجديد:
يقدر ما قد يكون للهيدروجين وللابتكارات القفازة الأخرى من أهمية على المدى الطويل بقدر ما سيبكون لمواصلة العمل على تحسين فعالية الطاقة التقليدية الأساسية و الاستثمار في الطاقة القابلة للتجديد من تأثير في المستقبل القريب .ويهدف العلماء و الباحثون في العالم المصنع إلى ابتكارات تسير فيها الصناعة بالطاقة النظيفة . فتكنولوجيات السيارات ,تكنولوجيات هجينة (كهرباء_بنزين وكهرباء_ديزل) و تكنولوجيات مواد خفيفة الوزن إضافة إلى تكنولوجيات وقود الهيدروجين . ويعتقد أن العديد من تلك التكنولوجيات سوف يؤمن اقتصادا في الوقود قبل وبعد إنزال السيارات العاملة على خلايا الوقود حيث من المتوقع دمج المواد الخفيفة الوزن و التكنولوجيات الهجينة في تصاميم السيارات العاملة على خلايا الوقود و تشجيع الدول الأبحاث و التطوير لمواصلة التقدم في تحسين فعالية الطاقة في الصناعات المختلفة وفي الأجهزة الكهربائية المنزلية , وفي المباني وفي نقل و توزيع الطاقة الكهربائية . وتدعم فعالية الطاقة والطاقة القابلة للتجديد أيضا بنشاط الأبحاث و التطوير لأجل تحسين الأداء و القدرة التنافسية لتشكيلة من تكنولوجيات إمداد الطاقة القابلة للتجديد مثل الرياح و الشمس و الحرارة الأرضية و الكتلة البيولوجية .فطاقة الرياح مثلا هي إحدى الطاقات استخداما و أسرع الطاقات القابلة للتجديد نموا في العالم . فمنذ تركيب هذه الطاقة سنة2000 ,زادت قدرة توليد الكهرباء بواسطة التوربينات الرياحية التي تم تركيبها في كثير من المناطق في العالم.
3.مصادر الطاقة:
1.3.هل يمكن الاستغناء عن مصادر الطاقة التقليدية ؟
في الوقت الحاضر وعلى الرغم من التقدم الكبير في التكنولوجيات , لا يتوقع أن يستبدل النفط و الغاز الطبيعي بصورة كبير ة في أنواع الوقود المستعملة خلال العقدين القادمين .فالنفط بصفة خاصة , سوف يظل , حسب ما هو متوقع , السائد في قطاع النقل حيث لا توجد في الوقت الحاضر أنواع وقود بديلة قابلة للمنافسة اقتصاديا .و على العكس من ذلك , فقد تم استبدال النفط بشكل كبير في قطاع الطاقة الكهربائية .فلقد هبط استخدامه في معامل توليد الكهرباء منذ السبعينات من القرن الماضي , وأصبح توليد الكهرباء باستخدام النفط يتم بنسبة
.ما هي مصادر الطاقة البديلة ؟
الطاقة الشمسية:
تستغل الطاقة الشمسية حاليا في أنحاء متعددة من العالم و يمكنها أن تؤمن أضعاف معدل الاستهلاك الحالي للطاقة في العالم اذا ما تم استغلالها بشكل صحيح.
يمكن استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء مباشرة أو للتسخين أو حتى للتبريد ,ولا يحد الإمكانيات المستقبلية للطاقة الشمسية سوى استعدادنا للاستفادة منها .وهناك طرق عديدة مختلفة لاستخدام الطاقة الشمسية . وعبارة "الطاقة الشمسية " تعني تحويل ضوء الشمس إلى طاقة حرارية أو كهربائية لكي نستخدمها . إن نوعي الطاقة الشمسية الأساسيين هما:
• " الفولطائية الضوئية " : أي إنتاج الكهرباء من الضوء . ويكمن السر في هذه العملية في استخدام مواد شبه موصلة يمكن تكييفها لتطلق الكترونات ينتج عن تسريعها التيار الكهربائي.
" الطاقة الحرارية الشمسية " : التي يمكن لها أن تؤمن الكهرباء و الماء الساخن للاستغلال المنزلي وذلك بتركيز مرايا مصانع الطاقة الحرارية الشمسية الضخمة ضوء الشمس في خط واحد أو نقطة واحدة . وتستخدم الحرارة التي تنتج عن هذه العملية لتوليد البخار .كما يستخدم البخار الحار و المضغوط جدا لتشغيل توربينات تقوم بتوليد الكهرباء .واستنادا إلى التقديرات ,فان قدرة مصانع الطاقة الحرارية الشمسية ستصل مع حلول 2020 في العالم إلى حوالي 30000 ميغاواط وهو ما يكفي لتزويد 30مليون منزل بالطاقة.
الطاقة الهوائية:
إن طاقة الرياح هو المصدر الذي يشهد النمو الأسرع في العالم وهي تقنية بسيطة أكثر مما توحي.فخلف الأبراج الطويلة, الرفيعة والشفرات التي تدور بشكل متواصل و مطرد يمكن أن تتحول الطاقة من جزء دوار عبر علبة تروس تعمل أحيانا بسرعة متغيرة إلى مولد كهربائي.
• طاقة الرياح اليوم:إن عقدين من التقدم التقني أديا إلى توربينات رياح متطورة جدا قابلة للتعديل و سرعة التركيب .إن توربين ريح واحد حديث هو أكثر قوة 100مرة مما كان يعادله منذ عقدين ,وتؤمن مزارع الرياح حاليا طاقة صرفة تعادل محطات طاقة تقليدية فمع بداية العام2004بلغت تجهيزات طاقة الرياح الشاملة مستوى 40300ميغاواط,ما يؤمن طاقة كافية لسد حاجيات حوالي 19مليون عائلة أوروبية متوسطة الاستهلاك ,وهو ما يقارب 47مليون شخص , وحاليا يمكن للرياح في المواقع القصوى أن تنافس المصانع الجديدة التي تعمل على الفحم الحجري كما يمكنها في بعض المواقع أن تنافس الغاز.
• طاقة الرياح في عام2020:مع نمو طاقة الرياح المجهزة بمعدل٪30 في السنوات القليلة الماضية, يصبح تأمين الرياح ٪12 من طاقة العالم في عام 2020هدفا واقعيا كليا .وهذا من شأنه أن يخلق مليوني فرصة عمل وأن يوفر أكثر من 10700مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
وبفضل التحسينات التي تدخل باستمرار على حجم التوربينات العادية و قدرتها ,ويتوقع أن تتراجع كلفة طاقة الرياح في المواقع الجيدة في عام2020 بمعدل٪36 أقل من كلفتها في عام 2003 .
طاقة الرياح بعد 2020:أن موارد الرياح في العالم واسعة جدا و موزعة جيدا في كافة المناطق و البلدان . ومع استخدام التكنولجيا الحالية , يمكن لطاقة الريح أن تؤمن حوالي 53000 تيراواط ساعةفي السنة .ويفوق هذا بمعدل مرتين طلب العالم المتوقع على الطاقة في عام 2020 وهو ما يترك مجالا هاما للنمو في الصيانة حتى بعد عقود من الآن.تملك الولايات المتحدة وحدها ما يكفي من الريح لتغطي أكثر من حاجاتها من الطاقة بمعدل 3مرات.