الدكتور هيثم الشيباني
خبير في البيئة
1.المدخل
ليست غايتي مدح أو قدح بلد من البلدان لأغراض سياسية، وانما أتناول الجوانب العلمية والفنية ، وأترك التأمل والاستشراف لأصحاب القرار.
ان خوض السياسة له حديث آخر لكن قلبي ينزف كثيرا عندما تنفق دول العالم الثالث معظم مواردها على التسليح والصراعات الأثتية والطائفية والمذهبية والعنصرية ، في حين أن العالم يتقدم بسرعة مذهلة نحو البناء والتقدم، وفي مقدمتها الطاقة المتجددة لأنها الحل الوحيد أمام البشرية كي تنجو من هوة الدمارو التلوث البيئي والاحتباس الحراري السحيقة.
كما يعتبر موضوع الطاقة المتجددة من أبرز مواضيع الساعة، ان لم يكن هو الأبرز والأهم لأنه يمس حياة كل الأحياء على وجه الأرض وفي مقدمتهم البشر.
لقد كثّفت دول العالم جهودها لخفض انبعاثات الكربون ولم تتأثر باعلان الولايات المتحدة الأمريكية قرارها الصادم بالانسحاب من اتفاقية باريس للمناخ.
لكن ما يفرح القلب أن كلا من مصر والامارات قد سجلتا استثمارات ملحوظة في مجال الطاقة المتجددة.
2.المقدمة :
معروف أن الكثير من المدن الكبيرة في العالم، أنها تتخطى الحدود المتفق عليها عالميا والتي أصدرتها المنظمات المعترف بها مثل منظمة الصحة العالمية، حتى صارت دول العالم النامي تتجاوز هذه الحدود بحرية دون رادع، لكن بالتالي تراكمت الغازات الملوثة للبيئة والمؤدية الى الاحتباس الحراري.
لقد انتبه العالم في وقت متأخر الى خطورة الاحتباس الحراري، وعليه جاءت اتفاقية كيوتو التي ألتزمت بموجبها كافة دول العالم بتقليل الاعتماد على كافة مصادر الوقود الأحفوري وفي مقدمتها الفحم والنفط والغاز.
نشأت معاهدة كيوتو التي نصت على التزامات قانونية للحد من انبعاث الغازات الدفيئة وهي )ثاني أكسيد الكربون، والميثان، وأكسيد النيتروس، وسداسي فلوريد الكبريت(، مع مجموعتين من غازات الهيدروفلوروكربون، والهيدروكربونات المشبعة بالفلور التي تنتجها الدول .
لكن بعض الدول المعروفة تقليديا بتلويثها للبيئة بسبب أنشطتها الصناعية والزراعية وغيرها، مثل الصين بدأت تتجه بقوة نحو مصادر البيئة المتجددة.
وتعرف الطاقة المتجددة بأنها الطاقة التي لا تنضب، وتسمى مستدامة أيضا.وهي مستمدة من الموارد الطبيعية.
3.نموذج الصين
سبق أن كتبنا مقالا منفردا عن الصين الا أن الصين نموذج لا يمكن عبوره ولو بايجاز.
منذ أن شعرت الصين بأنها من الدول الأكثر تلوثا في العالم، اتخذت قرارها للتخلص من مصادر التلوث البيئي، ثم تنطلق لتكون في المقدمة عالميا في مجال الطاقة المتجددة.
وبدأت الصين بالتخلص من الاف السيارات القديمة لغاية عام 2017 وابقاء العملية مستمرة كي تحقق أهدافها.حيث أن بكين وحدها تضم ملايين السيارات القديمة الملوثة للبيئة.
كانت تجربة مدينة شنغاي لتشغيل المدينة بواسطة المصادر المتجددة فقط لمد أسبوع واحد ناجحة جدا.
ان ما قامت به الصين في استثمار الطاقة الشمسية ، أدى الى تقديم فرص للعمل تقدر بالملايين.
لقد أنشأت مشروعا أطلقت عليه اسم مدينة الغابة لغرض التخلص من ألاف الأطنان من ثاني أوكسيد الكاربون وملايين الأطنان من الملوثات سنويا، اضافة الى انتاج مئات الأطنان من غاز الأوكسجين.وهكذا يتم التخلص من الأضرار البيئية والحصول على الأوكسجين الهام
لأغراض التنفس في مشروع واحد.
سوف تكون مدينة الغابة في داخل مدينة ليوشو المرتبطة في مقاطعة غوانجشي، وهذا المشروع يحقق خفض درجات الحرارة ويقلل الضوضاء ويحسن التنوع البايولوجي.
وعليه فان مدينة ليوشو مشروع مستقبلي مهم للصين، باعتبارها من المدن الخضراء الواعدة عالميا، التي يخطط لها الانتهاء في العام 2020.
ومن مستجدات اللحظة الأخيرة أن الصين قد احتلت الصدارة العالمية في مجال الاستثمار في الطاقة المتجددة وفقًا لتقرير جديد أصدره معهد اقتصاديات الطاقة والتحليل المالي، إذ استثمرت الصين نحو 44 مليار دولار أمريكي في مشاريع للطاقة النظيفة حول العالم.
وأن الطاقة المتجددة سوف تكون أرخص من الوقود الأحفوري بحلول عام 2020
كما أن الصين حاليا تشيد أكبر برج لتنقية الهواء في العالم.
4.نموذج الولايات المتحدة الأمريكيه
تخطط مدينة شيكاغو كي تعتمد على الطاقة المتجددة بحلول العام 2025، حيث ألغت المدينة اعتمادها على طاقة الفحم منذ العام 2013.
وقبل أن يصدر التصريح بأسبوع، كشف العمدة عن مشروع الإنارة الذكية للمدينة، وقد منحت وكالة حماية البيئة الأمريكية مدينة شيكاغو جائزة )إنيرجي ستار بارتنر( للعام 2017 لجهودها في حماية البيئة عبر مساهماتها البارزة في كفاءة استخدام الطاقة.
وسوف نجد بحلول العام 2045 أن احدى أكثر أنظمة النقل ازدحاما في الولايات المتحدة الأمريكية ستعمل على الطاقة النظيفة.
كما أعلن نظام النقل العام بالقطارات الخفيفة في خليج مدينة فرانسيسكو الأمريكية عن خطة جديدة تهدف للحد من اعتماده على الوقود الأحفوري خلال العقود القادمة.
ستجدد خدمة القطارات في منطقة خليج سان فرانسيسكو واختصارها )بارت( كيفية عمل قطاراتها تمامًا سعيًا منها للحد من أثرها البيئي، وستنفذ برنامجها تدريجيًا هادفة للاعتماد التام على الطاقة الخضراء بحلول العام 2045
ان)بارت( احد الخيارات المتاحة للحفاظ على البيئة ، فالنقل النظيف سيصبح متاحًا للجميع تقريبًا، حتى لمن يسكن في مدينة سان فرانسيسكو.
وقد أظهر تقرير جديد، أن مصادر الطاقة المتجددة تمكنت في وقت مبكر من هذا العام من تحقيق رقم قياسي جديد في الولايات المتحدة الأمريكية وللمرة الأولى.
وأظهرت بيانات الإدارة أن طاقة الرياح ولدت حوالي 8 من إجمالي الطاقة الكهربائية، وأن الطاقة الشمسية ولدت نسبة 2 من الطاقة الكهربائية.
انخفضت أسعار المصادر المتجددة مقارنة مع مصادر الوقود الأحفوري، وفاق عدد موظفي قطاع الطاقة الشمسية جميع الموظفين لدى شركات الوقود الأحفوري مجتمعة، اضافة الى أن وظائف الطاقة الشمسية فاقت مجموع وظائف شركات ضخمة مثل أبل، وفيسبوك، وجوجل.
5.نموذج الهند
لم تشأ الهند أن تتخلف عن ركب التوجه سريعا نحو الطاقة المتجددة فقامت بالغاء مشروع ضخم لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق الفحم لصالح استخدام الطاقة المتجددة.
وقد تخلت الحكومة الهندية عن خططها لبناء محطة ثانية لتوليد الكهرباء تعمل على الفحم، للتركيز بدلًا عن ذلك على الطاقة المتجددة.
كما تخطط الهند كي تصبح دولةً تستخدم السيارات الكهربائية فقط بحلول العام 2030.
ونجحت الحكومة الهندية في تحقيق أهدافها، فقد انخفض سعر الطاقة الكهربائية التي تنتجها الطاقة الشمسية الى أقل من الوقود الأحفوري، بالاضافة الى أن الهند سبقت المخطط الزمني لمدة تصل الى ثلاثة أعوام ونصف اذ يتوقع أن تنتج الهند 60من احتياجاتها من مصادر الطاقة النظيفة بحلول العام 2027.
6.الطاقة الشمسية.
هي الضوء المنبعث والحرارة الناتجة عن الشمس اللذان قام الإنسان بتسخيرهما لمصلحته منذ العصور القديمة باستخدام مجموعة من وسائل التكنولوجيا التي تتطور باستمرار.كما يتم توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية بواسطة محركات حرارية أو محولات فولتوضوئية.وبمجرد أن يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، يتم استغلالها في نظم التسخين والتبريد ، والماء الصالح للشرب خلال التقطير والتطهير، واستغلال ضوء النهار، والماء الساخن، والطاقة الحرارية في الطهو، ودرجات الحرارة المرتفعة في أغراض صناعية.
حازت جامعة دارمشتات للتكنولوجيا على المركز الأول في مسابقة )سولار دكثلون( بين الجامعات، التي نظمت في مقاطعة واشنطن عن تصميم منزل يعمل بالطاقة الشمسية والذي صمم خصيصا للعمل في المناخ الرطب والحار شبه الاستوائي.
يستقبل كوكب الأرض 174 بيتا واط من الطاقة الشمسيه
مع العلم يزيد اجمالي الطاقة الشمسية التي يقوم الغلاف الجوي والمحيطات والكتل الأرضية بامتصاصها في ساعة واحدة عن كمية مصادر الطاقة الموجودة على الأرض مجتمعة، كالفحم والبترول والغاز الطبيعي واليورانيوم في عام واحد ، وهناك تفاصيل أخرى عكف على تخمينها علماء البيئة المختصون.
وحدات القدرة الكهربائيه
٥W 106
mW 103
kW 103
MW 106
GW 109
TW 1012
PW 1015
وعليه فان الطاقة الشمسية تثبت أخيرا أنها مصدر طاقة المستقبل.
وقدأعلنت هيئة مياه وكهرباء أبوظبي استكمالها التمويل لمحطة كهرباء تعمل بالطاقة الشمسية، بقيمة 3.2 مليار درهم )871.4 مليون دولار(.
حيث أضاف المدير: ستكون تلك المحطة الأكبر في العالم وتعمل بالطاقة الشمسية، وستبلغ قدرتها الإنتاجية 1177 ميغاوات في الساعة.
تساعد الشركاتُ المتطورةُ، كشركة تسلا الأفرادَ على رؤية قيمةِ الطاقة الشمسية وإمكانيةِ نجاح تطبيقِها.
وبفضل التطورات الواعدة التي تحققها شركة تسلا، كالأسطح الشمسية التي فاقت جودتُها التوقعات، زاد التركيز أخيرًا على قيمةِ الطاقة الشمسية وأهميتِها ونال مجالُها الاهتمامَ الذي يستحقه.ولهذه الخطواتِ أهميتُها، فالطاقة الشمسية ليست أقلَّ كلفة وحسب، وإنما تقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
ان التحول إلى استخدام الطاقة الشمسية سيوفر للولايات المتحدة أكثر من 400 مليار دولار من تكاليف الرعاية الصحية والتنظيف البيئي.أما على المستوى الفردي فانها ترفع من قيمة المنزل بنحو 15 ألف دولار والمستهلك يسترد التكاليف خلال مدة 6 10سنوات.
ان الأفكار الخاطئة هي ما يمنع الناس من الثقة في هذه التقنيات، فعادةً ما يَقلق المستهلكون المحتمَلون من عدم عمل الألواح الشمسية في البيئات الباردة أو الغائمة، والحقُّ أنها تعمل بكفاءة عالية في تلك البيئات، إذ تزداد الموصِّلية الكهربائية في درجات الحرارة الباردة.فمثلا تملك ألمانيا أنجح نظام طاقةٍ شمسيةٍ في العالم، وهي دولة تنال من أشعة الشمس نصفَ ما تناله الولاياتِ الأمريكية.
أصبح توليد طاقة المنزل باستخدام الطاقة النظيفة أسهل من السابق بفضل تزايد التقنيات المبتكرة والمبادرات المبدعة، وتدعم بعض البرامج الحكومية في دول مختلفة أصحاب المنازل ماديًا لتخفيف العبء عليهم عند تركيب الألواح الشمسية مولدة للطاقة.
لإضفاء اللمسة الجمالية على مولدات الطاقة الشمسية، فقد ظهر ابتكار جديد في أستراليا يسهم في تقبّل فكرة الطاقة النظيفة أكثر، حيث طور باحثون طلاءا يولد الطاقة النظيفة، اذ يقوم معهد ملبورن للتقنية بطلاء الجدران لحماية المنتجات من ضرر البيئة.
7.طاقة الاندماج النووي
ان التقدم في الاندماج النووي يوجهنا نحو الطاقة النظيفة غير المحدودة .كما ينظر العلماء إلى الاندماج النووي على أنه حلم إنتاج الطاقة لسبب وجيه، فلا تقتصر أهميته على توفيركمية غير محدودة من الطاقة بل توليدها بطريقة نظيفة أيضًا.
في حين يولد الانشطار النووي الطاقة عن طريق انقسام النويات مع انتاج مخاطر الاشعاع المؤين بينما يعمل الانصهارالنووي في الاتجاه المعاكس، أي بالجمع بين نواتين خفيفتين عادة نضيري هيدروجين ، فتتولد طاقة تفوق طاقة الانشطار بأضعاف كثيرة.
تعد طاقة الاندماج مذهلة للغاية وهي تستمد وقودها من مياه البحر العادية.
وتبذل كندا الكثير من الجهود الى استبدال الوقود الأحفوري بالاندماج النووي بحلول عام 2030 ويبدو أن هذا الأمر ممكن على مدى خمسين عاما قادما لكنه ليس سهلا.
8.تحليل الماء وانتاج الهيدروجين
اكتشف العلماءٌ عاملًا مساعدًا منخفض الكلفة يعمل على تقسيم المياه لصنع الهيدروجين، ما يعني أن أنظف أشكال الطاقة في العالم، أي الهيدروجين، سيصبح أسهل إنتاجًا وأقل كلفةً.
ويتحقق ذلك بعملية تحليل المياه إلى مكونيها الرئيسيين هما الهيدروجين والأكسجين، ويمتاز العامل المساعد بانخفاض كلفته وسهولة تحصيله .
من الممكن نظريًا تفكيك المياه إلى مكوناتها الأساسية، لكنه معقدٌ من الناحية العملية اذ يعتبر الهيدروجين المكون المنشود من هذه العملية، فلا يمكن الحصول عليه دون إنتاج الأوكسجين
وأضاف الباحث الرئيس شو شين في جامعة هيوستن )قد يقود اكتشافنا إلى منهج أكثر اقتصاديا في إنتاج الهيدروجين المعتمد على التحليل الكهربائي للماء(.
ومن الأفضل تسخير الطاقة الشمسية لتشغيل التيار الكهربائي الذي يقسم جزيئات المياه وينتج الهيدروجين المستخدم في إنتاج الطاقة، والهيدروجين الناتج هو أحد أفضل مصادر الطاقة المتجددة، ويخزن بسهولة، بعكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
قال رئيس العلماء في مركز الموصلية الفائقة في تكساس هيوستن )الهيدروجين هو أنظف مصادر الطاقة الأساسية على الأرض(.
ويولد الوقود الهيدروجين أيضا من الهواء الرطب وأشعة الشمس، ويتوقع الفريق طرح تلك التقنية في الأسواق خلال الأعوام الخمسة المقبلة.
9.وسائط النقل الكهربائية
هي السيارات التي تعمل باستخدام الطاقة الكهربائية ويتم تزويد المحرك بالطاقة اللازمة عن طريق بطاريات تخزين التيارالكهربائي.
ويعتبر ايلون ماسك صاحب شركة تسلا هو الرائد الأساسي للسيارات الكهربائية وقد صرح أن تسلا ستكشف عن نموذج قاطرة تسلا الكهربائية .
وستصبح شاحنات النقل الثقيل في العام 2030 جاهزة .
من المعضلات التي تواجهها السيارة الكهربائية هي اعادة الشحن الفوري فقد طور باحثون من جامعة بيرديو الأمريكية بطارية تدفق تشحن السيارات الكهربائية فوريًا مثل محطات السيارات العادية، وتمتاز تلك التقنية بأنها أمينة ونظيفة ورخيصة.
وسيكون تحويل البنى التحتية الموجودة لتتلاءم مع السيارات التي تعمل بالبطاريات أسهل بكثير من تصميم وبناء محطات شحنٍ جديدةٍ التي تعتزم شركة تسلا بناءها، إذ يُعد استخدام مضخات المحطات الحالية لضخ مواد البطاريات الكيميائية آمينا جدًا.
وهنا لا تكمن العقبات في توفير المواد فهي رخيصةً ومتوفرةٌ، بل في توفيرالأيدي العاملة القادرة على التعامل مع تلك المواد.ويحتاج الباحثون إلى التمويل الكافي لإنهاء بحثهم وتطويره .
وقامت تسلا باستقدام خبير في الابصار الحاسوبي ليتمكن الذكاء الصناعي من الرؤية.
إن الطاقة التي تحصدها الأسقف القرميدية ستخزن في رزمة طاقة التي تنتجها تسلا لتعمل على تزويد المنزل بكامل احتياجاته من الطاقة، منها الطاقة اللازمة لشحن سيارة تسلا )الطراز 3( الموجودة في الكراج، وبهذا تتمتع منتجات ماسك بإمكانية تعديل الكيفية التي يزود بها العالم بالطاقة بما ستحدثه من ثورة في طريقة جمع وتخزين الطاقة.
وقد أعلن إيلون ماسك أن شركة تسلا ستفصل جميع شواحن سوبرتشارجر عن الشبكة الكهربائية . لأنها تشحن سياراتهم تمامًا في غضون 30 دقيقة.
10.طاقة الرياح
أصبح مؤكدا أن طاقة الرياح أرخص من الوقود الأحفوري، وان طاقة الرياح تسير جنبا الى جنب مع الطاقة الشمسية من حيث أهميتها.
قدر مسؤول في شركة بينت كريسينسن إمكانية بناء مزارع لطاقة الرياح على سطح البحر دون إعانات من الحكومة .
وسجل انخفاض متسارع في سعر طاقة الرياح بنسبة 27، وفقا للمسح الميداني لموقع لازارد، فأصبح أرخص أو مساويا في السعر للمولدات التي تعمل على الفحم والمفاعلات النووية وألواح الطاقة الشمسية على سطوح المنازل.
ويتوقع البعض تزايد انخفاض سعر طاقة الرياح بمقداريتراوح بين 70 دولارًا إلى 84 دولارًا أمريكيًا مستقبلًا، مع انتهاء مشروع بحر الشمال.
11.آفاق جديده
أقامت شركة بافيجن شراكة مع برنامج شل لافواير لتحسين حياة الناس الذين يعيشون في مورودا مينيرا وهي منطقة أحياء عشوائية برازيلية تعاني من العنف والفقر بتطوير ملعب كرة قدم متهالك في المنطقة وقال كيمبال كوك : ركبنا 200 بلاطة في هذا الملعب واستخدمنا الطاقة من أقدام لاعبي كرة القدم لاضاءته.
أما الأطفال في منطقة الأحياء العشوائية البرازيلية، فسيحصلون على ساعات إضافية أكثر على ملعب كرة القدم بفضل مشروع بافيجن.وقال كيمبال كوك : يعتقد الأطفال الذين يعيشون في البرازيل أن عليهم أن يصبحوا لاعبي كرة قدم للخروج من الأحياء العشوائية الفقيرة.وهو الشيء الوحيد الذي يفكرون به، ويلهم هذا المشروع الآن الأطفال ليصبحوا مهندسين.
ان ما تفعله شركة بافيجن هواستخدام بلاط الأرضية المثلث لتحويل خطوات الناس الى طاقة حركية ثم إلى طاقة كهربائية تستخدم لتشغيل كل شيء، من مصابيح الشوارع إلى لافتات الإعلانات.
أقدمت بعض الدول على أستثمار الطاقة المنبعثة من أقدام المشاة مثل مدينة لندن في بريطانيا.
كما أظهرت دراسة جديدة أن انتعاش قطاع الطاقة الشمسية في الصين في العام الماضي ساعد في دفع الاستثمار العالمي في قطاع تكنولوجيا الطاقة النظيفة المتجددة نحو تسجيل مستويات قياسية.
وقال جوستين مدير المؤسسة لمنطقة آسيا المحيط الهادي : عززت الصين قدرتها الشمسية بنحو 20 غيغاوات في عام 2017 بحيث فاق المتوقع.
وتأتي الولايات المتحدة بعد الصين في الترتيب في حجم استثمارات يصل إلى 56.9 مليار دولار، على الرغم من المناخ السياسي غير الملائم للرئيس الأمريكي دونالد ترامب الذي أعرب عن شكوكة بشأن اتفاقية تغير المناخ وسحب بلاده من اتفاقية باريس.
كما شهدت بعض الدول نمو حجم الاستثمارات في الطاقة المتجددة بأكثر من الضعف، مثل السويد التي سجلت أربعة مليارات دولار وأستراليا التي سجلت 9 مليارات دولار.
وتقول مؤسسة بلومبيرغ إن العام الماضي شهد تشغيل 160 غيغاوات قياسية تقريبا من الطاقة المتجددة، بدون حساب الطاقة الكهرومائية، موزعة بين 98 غيغاوات طاقة شمسية و56 غيغاوات طاقة رياح.
وأشارت المؤسسة إلى أن قطاع التكنولوجيا الذكية للطاقة، مثل تخزين الطاقة، يحرز تقدما أيضا.
كما أن السويد أصدرت قانونا جديدا لتصبح محايدة للكربون عام 2045
ويمكن لشحن السيارات الكهربائية لاسلكيا حل مشكلة نفاذ شحن بطاريات السيارات الكهربائية على الطرق السريعة ، فقد ابتكرت الشركة المصنعة لرقاقات الهواتف الذكية، كوالكوم، شارعا يشحن السيارات الكهربائية عند مرورها فوقه ، حتى عند سيرها بسرعات عالية ، وجرى أول عرض مباشر لطريق الشحن اللاسلكي الذي يمتد على مسافة 100 متر في فرنسا.ويعمل الطريق عبر ربط عدد من منصات الشحن اللاسلكية لشحن السيارة الكهربائية عند توقفها ، وتم تشغيل سيارتين من طراز رينو، على امتداد الطريق السريع، لإظهار فعالية شحن البطاريات في أثناء الحركة.
وبالفعل تم إرسال 20 كيلو واط من الطاقة إلى كل سيارة خلال العرض التجريبي، وهو تقريبا ما توفره معظم نقاط شحن السيارات الكهربائية العامة المنتشرة في بريطانيا، وذكرت الشركة المصنعة لرقائق هواتف أندرويد وآبل، أن الأمطار الغزيرة لا تؤثر على عملية الشحن اللاسلكي.