جولة أمير جازان ترسم ملامح المستقبل والتنمية في فيفاء والعيدابي    مطارات المملكة.. تنافسية في خدمات المسافرين    تطبيق «كود مشاريع البنية التحتية» بالرياض 7 أغسطس    «اللوري الأحمر».. مركبة سكنت الذاكرة الخليجية    الإسناد نموذج تشاركي يعزز جودة الخدمات    21.827 سجلا تجاريا لبيع القهوة    تداول يفقد 137 نقطة    العربية في الرياض: رمزية الحدث وأبعاد التحول    عراقجي: لن نتخلى عن تخصيب اليورانيوم    ميلان يتعاقد مع المدافع الإكوادوري إستوبينان    أمير الإنسانية والعطاء    السوبر بدون طعم    جمعية اللاعبين القدامى بالشرقية تكرّم المدرب الوطني حمد الخاتم    قوميز يستأنف تدريبات الفتح ويُطلق أولى ودياته المحلية لرفع الجاهزية    الأهلي يعوض غياب الهلال عن السوبر    المَملكة ترفُض المَساس بأمن ووحدة سُورية    نبض العُلا    «السينما.. فن المكان» شعار مؤتمر النقد السينمائي    أمير جازان ونائبه يتفقدان عددًا من المشروعات التنموية والسياحية بمحافظة فيفاء    القبض على مصري في جدة لترويجه مادة الحشيش المخدر    الجامعة العربية تدعو المجتمع الدولي لكسر حصار غزة    ليلة بنكهة الإحساس في موسم جدة    الاتحاد يفتح باب الترشح لرئاسة وعضوية مجلس إدارته للدورة الجديدة    أمريكا تستهدف الحوثيين بعقوبات جديدة    الأمير محمد بن عبدالعزيز يستقبل رئيس ووكلاء جامعة جازان    عملية نادرة في مستشفى الملك سلمان تعيد النور لمريضة تجاوزت 111 عامًا    أمير حائل يستقبل استشاري تبرع بجزء من كبده لطفلة مريضة    فيصل بن مشعل يرعى توقيع اتفاقية دعم "أهالي البكيرية الوقفية" لبرنامج المدينة الصحية    أمير القصيم يدشّن مشاريع بلدية بمحافظة البكيرية ب 140 مليون ريالا    البيئة تعلن تمديد مهلة الحصول على رخص استخدام مياه الآبار لمدة عام    السعودية ترحب بمطالبة دولية لإنهاء حرب غزة    أكثر من 7 آلاف طفلٍ استفادوا من مركز ضيافة الأطفال في المسجد النبوي    'الحياة الفطرية' توضح حقيقة ظهور قرود البابون في الرياض    الشؤون الإسلامية في جازان تشارك في اليوم العالمي للعلاقات العامة 2025 م        الجمعية للثقافة والفنون بالشمالية تنظم مسرحية 'الراعي' بعرعر يوم الأربعاء    حرارة مرتفعة في الرياض والشرقية و رياح على معظم المناطق    أمير نجران يثمّن جهود الرئاسة العامة لهيئة الأمر بالمعروف والنهي عن المنكر    أمانة منطقة الباحة تطلق مبادرة "التنشيط السياحي" لتعزيز الحراك السياحي والاقتصادي في صيف 2025    أمير القصيم يدشن مشروعين خيريين في البكيرية بتكلفة 10.5 ملايين ريال    تقنية تحسن عمى الألوان    الوحدة ليست وباء بل تجربة إنسانية    دعوا لوقف فوري للحرب.. 25 دولة تستنكر قتل المدنيين الفلسطينيين    أكاديمية الإعلام السعودية تقيم اللقاء الافتتاحي لمسار "قادة الإعلام"    رئيس باكستان يمنح رئيس أركان القوات البحرية وسام "نيشان الامتياز" العسكري    الأمير عبدالعزيز بن سعود يلتقي وزير الدولة لشؤون الأمن بوزارة الداخلية البريطانية ويزور ثكنات ويلينجتون العسكرية    10 ملايين زائر للمواقع والفعاليات الثقافية في 2024    فيلم «الشاطر» يتجاوز ال 15 مليون جنيه خلال 4 أيام    أكدت أن أمانات المناطق ترصد المخالفات.. "البلديات والإسكان": 200 ألف ريال غرامة تقسيم الوحدات السكنية ل»الاستثمار»    بدء التقديم على مقاعد دراسة التمريض في البحرين    المفتي يطلع على أعمال جمعية البر    تحركات صينية لعقد لقاء ثلاثي.. الكرملين: لا نستبعد قمة بين بوتين وترامب في بكين    "واتساب" يدخل الإعلانات لحسابات المستخدمين    محامية تعتدي على زملائها ب" الأسنان"    مليون ريال غرامات بحق 8 صيدليات مخالفة    أكد رفع التنفس الاصطناعي خلال 4 أيام.. الربيعة: استقرار حالة التوأم "يارا ولارا" بعد عملية الفصل    «تطوير المدينة» تُنفّذ 16 مبادرة لخدمة ضيوف الرحمن    1.9 مليون مصلٍ في روضة المسجد النبوي    







شكرا على الإبلاغ!
سيتم حجب هذه الصورة تلقائيا عندما يتم الإبلاغ عنها من طرف عدة أشخاص.



الطاقة الشمسية القليلة الاستغلال: ما تعطيه للأرض في ساعة يكفي العالم لسنة
نشر في الحياة يوم 25 - 10 - 2009

يسيطر قلق بالغ حول مستقبل مصادر الطاقة. وتتنامى الأزمات الناجمة عن تزايد الدول الراغبة في استعمال الطاقة النووية، على رغم ما يرتبط بها من مخاوف من حروبها الماحقة ومن آثارها المدمّرة الطويلة الأمد على البيئة والحياة. في المقابل، تنهمر على كوكبنا طاقة فلكية إشعاعية هائلة من الشمس، تزيد عن حاجاتنا ببلايين المرات. وفي ساعة، تصبّ الشمس علينا ما يزيد عن استهلاك العالم في سنة!
ولا تزال تكنولوجيا استغلال طاقة ضوء الشمس غير كفيّة. ولا يحصد البشر من الشمس كطاقةٍ عمليةٍ مباشرة سوى عُشْر في المئة من حاجات الاستهلاك العالمي، على رغم تزايد استخدام تلك الطاقة بنسبة 20 في المئة، خلال الأعوام الخمسة عشر المنصرمة.
تصل طاقة الشمس إلى مشارف غلافنا الجوي حاملة مزيجاً من الأشعة الحرارية دون الحمراء والضوء المرئي بين الأحمر والبنفسجي والأشعة فوق البنفسحية. وعند ارتفاع 100 كيلومتر من سطح الأرض، تحمل أشعة الشمس 1366 واط ساعة في المتر المربع، ما يُشار اليه بمصطلح"الثابتة الشمسية"، أي ما يزيد عن 170 بليون ميغاواط ساعة في الثانية. ويصل الرقم إلى أكثر من مليون ونصف تيراواط ساعة سنوياً، بمعدل 171 تيراواط ساعة في الساعة. التيراواط ساعة يساوي ألف بليون واط ساعة.
وسجلت الإحصاءات عينها، أن إجمالي استهلاك البشر سنوياً من الطاقة في أشكالها كافة، قارب 145 تيراواط ساعة، وضمنها قرابة 15 تيراواط ساعة سنوياً من الكهرباء. ومن الناحية النظرية، من المستطاع استخلاص 4000 تيراواط ساعة من الكهرباء في السنة، ما يساوي 266.66 ضعف مقارنة باستهلاك البشر من الكهرباء.
ويتوزع استهلاك الطاقة على الأرض بحسب مصادرها بين النفط 38 في المئة والفحم الحجري 26 في المئة والغاز 23 في المئة وطاقة مساقط المياه 6 في المئة والطاقة النووية 6 في المئة والطاقات المتجددة الأخرى جوفية، شمسية، طاقة الريح والأمواج، الأخشاب وغيرها بنسبة 1 في المئة.
وباستثناء الطاقة النووية، فإن كل مصادر الطاقة الأخرى تتصل بأشعة الشمس عبر تاريخ الأرض السحيق والحديث، إذ اختزِن بعضها في باطن الأرض كوقود أحفوري. ويستغل بعضها الآخر بصور متنوّعة تشمل الريح، الأمواج، الخلايا الكهروضوئية "فوتوفولتايك"Photo Voltaic وغيرها.
استخراج الطاقة من الضوء
عملياً، تُستغل طاقة الشمس إما بتحويلها إلى طاقةٍ كهربائية للخدمات المنزلية وإنارة الشوارع، وإما إلى طاقةٍ حرارية لتسخين المياه المنزلية والمسابح وتدفئة المباني وتجفيف الفواكه والثياب وغيرها.
ومن المستطاع تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء إما مباشرة عبر الخلايا الكهروضوئية، وإما بطريقة غير مباشرة عبر تحويل الأشعة إلى طاقة حرارية تستعمل تالياً في توليد الكهرباء، كحال الموّلدات التقليدية.
تستخدم الخلايا الكهروضوئية الألواح الشمسية معدن السيليكون المتوافر في رمال الشواطئ والصحارى، وهو من أشباه الموصّلات"سيميكوندكترز"Semiconductors التي ترتكز عليها صناعة الدوائر الإلكترونية والحواسيب. وتطلق ذرّات هذه الخلايا إلكترونات بمجرد سقوط أشعة الشمس عليها. تجري هذه الإلكترونات في الجسم المعدني المدمج بالخلية مولدةً تياراً كهربائياً مستمراً يستعمل لشحن بطاريات كهربائية بغية تخزين الكهرباء. ولاحقاً يصار إلى تحويل الطاقة المُخزّنة إلى تيارٍ متناوب، كذلك الذي يسري في شبكات الكهرباء، عبر محوّلات وأدوات إلكترونية متخصصة.
تتطلب طريقة ال"فوتوفولتايك"في تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء، تقنيات عالية وأفراناً متخصصة لاستخراج معدن السيليكون من الرمال وصبّه في قوالب اسطوانية ثم قصّه لوحات دائرية رقيقة جداً لاستعمالها مع لوحات معدنية، في صنع جسم الخلية الكهروضوئية.
وتعيب هذه الطريقة أيضاً كلفتها المرتفعة، ما ينعكس على سعر الكهرباء التي تنتجها. وإضافة إلى ذلك، تستلزم بطاريات لتخزين ما تنتجه من كهرباء اثناء سطوع الشمس، بغية استخدامها ليلاً أو في الطقس الغائم. وكذلك تتطلّب الطاقة المخزونة في البطاريات محولات وأجهزة إلكترونية لتحويل طاقتها إلى التيار المتناوب الذي تعمل عليه معظم الأجهزة الكهربائية في المنازل والمصانع ومراكز العمل. ويقدّر سعر الكيلوواط ساعة المنتج بطريقة ال"فوتوفولتايك"بقرابة 5 دولارات، مقارنة ب 20 سنتاً لاستخراج الكمية نفسها من الطاقة النووية.
وعلى رغم التطور الكبير والواعد في طريقة تصنيع الخلايا الكهروضوئية وشكلها ومرونتها ومردوديتها، فإن الحاجة الى البطاريات لتخزين الكهرباء ما زالت العقبة الكأداء امام انتشار هذه المولدات على نطاق تجاري واسع.
ويتمثّل الجانب المشرق من الخلايا الكهروضوئية في انها تعمل في شكل تلقائي ولا تحتاج الى صيانة بعد تركيبها. ولأنها توّلد الكهرباء بذاتها، فإنها لا تحتاج إلى مياه او سوائل نقل الطاقة او ما شابه كما في الطرق الحرارية لانتاج الكهرباء.
ولا تخلّف طاقة ال"فوتوفولتايك"تلوثاً بيئياً ولا ضجيجاً صوتياً. وعلى عكس الطاقة المنتجة حرارياً أو نووياً، لا ترتبط تلك الطاقة بالضرورة بالمكان. ويمكنها أن تأخذ مساحات مختلفة، وأن توضع على أسطح ثابتة أو متحركة. فمن المستطاع ان تركّب ألواح ال"فوتوفولتايك"على السيارات والطائرات، وفي الأقمار الاصطناعية ومركبات الفضاء. كما يستفاد من استقلاليتها، فتوضع في الأكواخ ومراكز البحوث والرياضة والرصد المنتشرة في الجبال الصخرية العالية البعيدة جداً من المدن.
وبالنظر الى القدرات المتنوعة لل?"فوتوفولتايك"، فإنها تستعمل في صنع الآلات الحاسبة الصغيرة، وفي إنارة شوارع المدن والطرق، بطاقة 10 ميغاواط ساعة.
ولا تزال تكنولوجيا استخراج السيليكون من الرمال وتصنيع الخلايا الكهروضوئية محصورة بالدول الصناعية الأولى عالمياً. ولو انتقلت إلى العالم العربي مثلاً لاستفاد من مخزونه الذي لا ينضب من الرمال والشمس.
وخلال ورشة عمل دولية حول الطاقة الشمسية في"المركز الدولي للفيزياء النظرية"في مدينة"تريستا"في إيطاليا عام 1985، خاض مندوب العراق جدلاً جريئاً مع مندوب الولايات المتحدة، كاشفاً عن رفض إحدى الشركات الأميركية المتخصصة بيع العراق فرناً لاستخراج السيليكون، مُبيّناً ان الشركة عرضت بدل ذلك بيع اسطوانات السيليكون المُصَنّعة بأسعار مغرية!
حرارة الشمس والماء لتوليد الكهرباء
ثمة طريقة غير مباشرة لاستعمال حرارة الشمس في توليد الكهرباء، عبر تركيز أشعة الشمس على سخّان مجهّز بمُبادِل حراري يتيح غليان كمياتٍ من المياه، وتحوّلها الى بخار تحت ضغط عالٍ بحيث يستطيع تدوير توربينات إنتاج الكهرباء، كما يحدث في معامل إنتاج الكهرباء الحرارية التي تعمل بالفيول أو بالوقود النووي. وتنتج هذه الطريقة تياراً متناوباً في شكل مباشر. ويمكنها الوصول إلى قوة تيار وكمية طاقة أكبر بكثير مما تعطيه الطريقة الكهروضوئية.
وتعتمد إحدى تقنيات هذه الطريقة، كحال مشروع في"أوديللو"في جنوب فرنسا، على استخدام مرآة مقعّرة بحجم مبنى من سبع طبقات، بحيث تتيح توجيه أشعة الشمس خلال ساعات الذروة في النهار نحو سخان مثبت في المركز البؤري للمرآة. ويُحمَل السخّان على برج مجهّز بمُبادِل حراري يقود بخار الماء نحو المولّد الكهريائي.
وثمة تقنية أخرى ترتكز على صفوف طويلة من المرايا الأسطوانية الشكل التي تركّز أشعة الشمس على أنبوب معدني يجري في داخله زيت من نوع خاص. وينقل الزيت الحرارة العالية إلى مُبادِل حراري، ما يتيح غلي الماء وتبخيره وتوجيهه نحو التوربين المخصّص لإنتاج الكهرباء.
وتستخدم تقنية ثالثة مرايا مسطحة متحركة، يتحكم بتوجيهها كومبيوتر بحيث توجّه أشعة الشمس نحو لاقط حراري مثبّت على قمة برج شيّد لهذه الغاية. ويستخدم اللاقط أملاحاً خاصة تذوب تحت تأثير الحرارة العالية، ثم تنقل حرارتها إلى وحدة لإنتاج الكهرباء، كما في الطرق السابقة.
ثمة مشكلة كبرى في تقنيات إنتاج الكهرباء من الشمس عبر المُبادِل الحراري، كالحال في مراكز توليد الكهرباء بالفيول أو الذرّة، يتمثّل في ضرورة توفير كمية كبيرة من المياه الحلوة داخل السخان اللاقط، وتالياً، ضرورة وجود مجمع مائي كبير نهر، بحيرة بالقرب من المركز من أجل تبريد المُبادِل الحراري، ولإعادة تسييل بخار الماء بعد خروجه من التوربينات. والمعلوم أن المياه الحلوة بحد ذاتها أصبحت من المواد المتنازع عليها ولا يجوز هدرها لإنتاج الطاقة. أما محاولة تحلية مياه البحار للحصول على تلك المياه، فإنها تكلّف بحد ذاتها طاقة كبيرة تضاف الى الخسائر في مشروع إنتاج الطاقة الكهربائية.
وفي غالبية الصحارى، حيث تقدم الشمس أغزر طاقتها، لا يتوافر مصدر مائي قابل للاستغناء عنه، كي يستعمل في إنتاج الطاقة بتلك الطريقة.
وتجدر الإشارة الى وجود تقنيات أخرى لاستثمار أشعة الشمس في تطبيقات حرارية مباشرة وتلقائية. يعتمد بعض هذه التقنيات على وضع نوافذ كبيرة في الجهات المعرضة للشمس من المباني، ما يسمح بتسخين مواد ذات قدرة عالية على اختزان الحرارة. وفي الليل تستغل هذه الأسطح المسخنة لتوزيع الحرارة على المبنى، على هيئة هواء ساخن للتدفئة.
كذلك تقوم الأسطح المعدنية والأنابيب في السخانات الشمسية بتخزين الحرارة في المياه لاستخدامها منزلياً. وهذه بحد ذاتها تمثّل اقتصاداً كبيراً في الطاقة الكهربائية.
ومن المستطاع أيضاً استعمال اشعة الشمس لتسخين مياه المسابح، وتجفيف الفواكه، والحصول على مياه مقطرة مجاناً، وطبخ الطعام، وتجفيف الثياب وغيرها.
* أستاذ فيزياء في الجامعة اللبنانية
نشر في العدد: 17005 ت.م: 2009-10-25 ص: 31 ط: الرياض


انقر هنا لقراءة الخبر من مصدره.