تُعد الطاقة المتجددة من المصادر الطبيعية والصديقة للبيئة والمستمرة التي لا تنضب وتحتاج إلى تقنيات حديثة لتحويلها إلى طاقة طبيعية، يسهل استخدامها بعكس المصادر التقليدية التي يؤدي احتراقها إلى تلوث التربة والماء والهواء وإلى رفع معدل درجات حرارة الجو حول سطح الكرة الأرضية. ويؤثر الاستخدام السلبي لحرق النفايات على الصحة العامة للإنسان مما يُرهق اقتصاد الدول في سبيل علاج هذا الإنسان والاهتمام بصحته، إضافة إلى معاناة الكثير من الدول الصناعية من مشاكل وآثار المطر الحمضي الناتجة عن وجود أكاسيد النيتروجين والكبريت والكربون في الجو، وهي عبارة عن غازات تنفث في الجو عن طريق مداخن المصانع ومحركات السيارات والطائرات النفاثة، مما يؤدي إلى سقوط الأمطار الحمضية التي تدمر الأخضر واليابس وتؤدي لزيادة حامضية الماء. وفي هذا الشأن، قال لـ «اليوم» عميد الكلية الجامعية التابعة لجامعة أم القرى في محافظة الجموم، عضو هيئة التدريس فیصل بن عبد القادر بغدادي: «إن موقع المملكة مثالي في إنتاج الطاقة الصديقة للبيئة والمتمثلة في الطاقة الشمسية، خاصة في ظل تقلّب في أسعار البترول الذي يمكن أن يجعل إنتاج الطاقة الشمسية اقتصاديا».
وأضاف خلال حديثه: «الطاقة هي قدرة المادة على إعطاء قوى بحيث تكون هذه القوى قادرة على إنجاز عمل محدد، فهي نظام قادر على الإنتاج بفاعلية، وهي كيان مجرد لا يعرف إلا من خلال تحولاته».
مشيراً إلى أن العلماء فسّروا الطاقة على أنها كمية فيزيائية تظهر على شكل حرارة أو على شكل حركة ميكانيكية، أو طاقة ربط في أنوية الذرة بين بروتون الذرة ونيترونها. * تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية
قال الدكتور فيصل «بغدادي»: إن للطاقة أنواعا مختلفة منها؛ الطاقة الكيميائية وهي الطاقة التي تربط بين ذرات الجزيء الواحد بعضها ببعض في المركبات الكيميائية، ويستطيع الباحثون تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية عن طريق إحداث تفاعل كامل بين المركب الكيميائي وبين اﻷكسجين لتتم عملية الحرق، وينتج عن ذلك حرارة ويمثل أنواع ذلك في الطاقة الطبيعية في النفط والفخم والغاز الطبيعي وكذلك الخشب.
واسترسل: أما الطاقة الميكانيكية فهي الطاقة الناتجة من حركة اﻷجسام من مكان إلى آخر، والأمثلة على ذلك كثيرة؛ فمنها حركة الرياح وحركة الماء في المد والجزر، حتى المروحة التي تستخدم في المنازل تعتبر نوعا من الطاقة الميكانيكية وهي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
ولفت إلى أن العلماء صنفوا الطاقة حسب مصادرها إلى قسمين: مصادر الطاقة غير المتجددة ومنها الوقود اﻷحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي وهو المصدر الرئيس للطاقة التي يستخدمها الإنسان وهذا النوع من الوقود الذي تكوّن من تحلل الكائنات الحية المدفونة في باطن اﻷرض منذ ملايين السنين، وهذا مصدر للطاقة في طريقة للتناقص المستمر ومخزونه معرض للنضوب -والله أعلم-، لذلك نجد أن دول العالم الصناعية في تسابق محموم في البحث عن بدائل للطاقة غير المتجددة.
* الطاقة النووية لتشخيص الأمراض
وأكد بغدادي، أن تلك الدول تسعى إلى وضع إستراتيجيات وآليات لتوفير استهلاك الطاقة؛ مثل إنتاج محركات سيارات وعربات وقطارات أكثر فعالية، وكذلك تحسين طرق العزل الحراري في الفنادق والمباني والمنازل، لهذا أصبح من الضروري أن يبحث العالم عن مصادر جديدة تفي باحتياجاته الدائمة للطاقة. أما الطاقة المتجددة؛ فمن أكبر مصادرها: الشمس سواء بشكل مباشر أو غير مباشر، وكل منا يعرف استخدامات الشمس في التدفئة عامة، وتوليد الحرارة، والكهرباء ودفع الرياح لتوليد التوربينات الهوائية المولدة للطاقة. فاستخدامات الطاقة الشمسية عديدة ومتنوعة، وعلى سبيل المثال: النباتات لا تنمو إلا بوجود الطاقة الشمسية.
وعلى الرغم من ذلك هناك مصادر طاقة متجددة غير الشمس، حيث تعتبر طاقة الأرض الحرارية طاقة تستخدم لتوليد الكهرباء والتسخين، وتبريد المباني، وما طاقة المد والجزر إلا مصدرها قوة الجاذبية التي تؤثر على الأرض من الشمس والقمر.
وأشار «بغدادي» إلى أن الكثير من الدول درجت على استغلال الطاقة النووية سلميا بتحويل الطاقة الناتجة عنها إلى صور أخرى من الطاقة مثل الطاقة الحرارية، أو تستخدم الطاقة النووية لتشخيص وعلاج بعض الأمراض المستعصية، ويحسب لهذه الطاقة الكثير من الحسابات الدقيقة التي تتركز معظمها في سوء استخدامها باستخدام الطاقة النووية كسلاح فتّاك مدمر للبشرية جميعا.
ولفت إلى أنه بإمكان البشرية أن تعيش سعيدة ويكون لها جودة في الحياة باستخدام موارد الطاقة الاستخدام الأمثل والحذر، وذلك بالاتجاه إلى إجراءات التنمية المستدامة والبحث عن بدائل للطاقة ليس لها تأثير على الصحة.
* موقع المملكة مثالي لإنتاج الطاقة
وتابع «بغدادي»: إن موقع المملكة مثالي لإنتاج الطاقة الصديقة للبيئة والمتمثلة في الطاقة الشمسية خاصة في ظل تقلّب أسعار البترول، الذي يمكن أن يجعل إنتاج الطاقة الشمسية اقتصادياً بالمقارنة، مشيراً إلى تصريح وزير البترول السعودي لنشرة «بتروستراتيجيز» الذي قال فيه: إن المملكة تدرس بعناية إمكانيات تطوير الطاقة الشمسية بما يمكن أن يجعلها خلال العقود القادمة منتجاً مهماً للطاقة الشمسية، حيث تقع المملكة في قلب «حزام الشمس».
ولفت إلى أن من أهم مشاكل استخدام الطاقة الشمسية التي يواجهها الباحثون، هي وجود الغبار ومحاولة تنظيف أجهزة الطاقة الشمسية منه، وقد برهنت البحوث الجارية حول هذا الموضوع، أن أكثر من 50 بالمائة، من فعالية الطاقة الشمسية تفقد في حالة عدم تنظيف الجهاز المستقبل لأشعة الشمس لمدة شهر، وإن أفضل طريقة للتخلص من الغبار هي استخدام طرق التنظيف المستمر أي على فترات لا تتجاوز ثلاثة أيام لكل فترة.
وتختلف هذه الطرق من بلد إلي آخر، معتمدة على طبيعة الغبار وطبيعة الطقس في ذلك البلد.
وأضاف: أما المشكلة الثانية فتتمثل في خزن الطاقة الشمسية والاستفادة منها أثناء الليل أو الأيام الغائمة أو الأيام المغبرة. ويعتمد خزن الطاقة الشمسية على طبيعة وكمية الطاقة الشمسية، ونوع الاستخدام وفترة الاستخدام، بالإضافة إلي التكلفة الإجمالية لطريقة التخزين، ويفضل عدم استعمال أجهزة للخزن لتقليل التكلفة، والاستفادة بدلاً من ذلك من الطاقة الشمسية مباشرة حين وجودها فقط، ويعتبر موضوع تخزين الطاقة الشمسية من المواضيع التي تحتاج إلي بحث علمي أكثر واكتشافات جديدة، ويعتبر تخزين الحرارة بواسطة الماء والصخور أفضل الطرق الموجودة في الوقت الحاضر.
* 10 طرق لتخزين الطاقة الشمسية
وأضاف: أما بالنسبة لتخزين الطاقة الكهربائية، فما زالت الطريقة الشائعة هي استخدام البطاريات السائلة (بطاريات الحامض والرصاص)، وتوجد حالياً أكثر من عشر طرق لتخزين الطاقة الشمسية؛ كصهر المعادن والتحويل الطوري للمادة وطرق المزج الثنائي وغيرها.
وتابع: المشكـلة الثـالثة في استخدامات الطاقة الشمسية؛ هي حدوث التـآكل في المجمعـات الشمسيــة بسبب الأمـلاح الموجودة في الميــاه المستخدمــة في دورات التسخــين، وتعتبر الــدورات المغلقـة واستخـــدام مــاء خـال من الأملاح، فيها أحسن الحلول للحد من مشكلة التآكل والصدأ في المجمعات الشمسية.
وواصل بغدادي حديثه: إن الإنسان منذ القدم استفاد من طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة في تطبيقات عديدة؛ كتجفيف المحاصيل الزراعية وتدفئة المنازل كما استخدمها في مجالات أخرى، وحاول الإنسان منذ فترة بعيدة، الاستفادة من الطاقة الشمسية واستغلالها، ولكن بقدر قليل ومحدود، ومع التطور الكبير في التقنية والتقدم العلمي الذي وصل إليه الإنسان فتحت آفاقا علمية جديدة في ميدان استغلال الطاقة الشمسية، التي تمتاز عن مصادر الطاقة الأخرى بأن التقنية المستعملة فيها تبقى بسيطة نسبياً وغير معقدة بالمقارنة مع التقنية المستخدمة في مصادر الطاقة الأخرى، وبسيطة نسبياً وغير معقدة، وتوفير عامل الأمان البيئي حيث إن الطاقة الشمسية هي طاقة نظيفة لا تلوث الجو، وتترك فضلات مما يكسبها وضعاً خاصا في هذا المجال وخاصة في القرن القادم.
ولفت إلى أنه يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية، ويقصد بالتحويل الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية (الكهروضوئية)، وتدعى بعض المواد التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئية اشتباه الموصلات كالسيليكون والجرمانيوم وغيرها. وذكر أنه قد تم تصنيع نماذج كثيرة من الخلايا الشمسية تستطيع إنتاج الكهرباء بصورة علمية وتتميز الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة، وهي لا تستهلك وقوداً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من الصيانة.
* تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي
واسترسل بغدادي: يتحقق أفضل استخدام لهذه التقنية تحت تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي (وحدة شمسية) أي بدون مركزات أو عدسات ضوئية، ولذا يمكن تثبيتها على أسطح المباني ليستفاد منه في إنتاج الكهرباء وتقدر عادة كفاءتها بحوالي 20%، أما الباقي فيمكن الاستفادة منه في توفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه.
كما تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها. أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق المجمعات (الأطباق) الشمسية والمواد الحرارية، فإذا تعرض جسم داكن للون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي، فإنه يمتص الإشعاع وترتفع درجة حرارته، ويستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه وتوليد الكهرباء وغيرها، حيث تعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر انتشاراً في مجال التحويل الحراري للطاقة الشمسية، يلي ذلك من حيث الأهمية المجففات الشمسية التي يكثر استخدامها في تجفيف بعض المحاصيل الزراعية مثل التمور وغيرها، كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية في طبخ الطعام، حيث إن هناك أبحاثا تجري في هذا المجال لإنتاج معدات للطهي تعمل داخل المنزل، بدلا من تكبد مشقة الجلوس تحت أشعة الشمس أثناء الطهي.
وأوضح بغدادي، أنه بالرغم من أن الطاقة الشمسية قد أخذت تتبوأ مكانة هامة ضمن البدائل المتعلقة بالطاقة المتجددة، إلا أن مدى الاستفادة منها يرتبط بوجود أشعة الشمس طيلة وقت الاستخدام أسوة بالطاقة التقليدية، والمطلوب من تقنيات بعد تقنية وتطوير التحويل الكهربائي والحراري للطاقة الشمسية هو تقنية تخزين تلك الطاقة للاستفادة منها أثناء فترة احتجاب الإشعاع الشمسي، وطرق تقنية لتخزين الطاقة الشمسية عديدة تشمل التخزين الحراري الكهربائي والميكانيكي والكيميائي والمغناطيسي، حيث تعد بحوث تخزين الطاقة الشمسية من أهم مجالات التطوير اللازمة في تطبيقات الطاقة الشمسية وانتشارها على مدى واسع.
وأكد أن الطاقة الشمسية رغم أنها متوفرة، إلا نها ليست في متناول اليد وليست مجانية بالمعني المفهوم، فسعرها الحقيقي عبارة عن المعدات المستخدمة لتحويلها من طاقة كهرومغناطيسية إلى طاقة كهربائية أو حرارية، وكذلك تخزينها إذا دعت الضرورة، ورغم أن هذه التكاليف حالياً تفوق تكلفة إنتاج الطاقة التقليدية، إلا أنها لا تعطي صورة كافية عن مستقبلها بسبب أنها أخذة في الانخفاض المتواصل بفضل البحوث الجارية والمستقبلية.
المملكة تدرس تطوير الطاقة الشمسية لتكون منتجا مهما في العقود القادمة
سخانات مياه تعمل بالطاقة الشمسية
تستخدم الألواح الخشبية في توليد الطاقة الشمسية
