خصائص تكنولوجيا مصادر الطاقة البديلة

حظيت الطاقة الشمسية باهتمام أوسع مما حظيت به المصادر البديلة الأخرى وذلك بسبب توفرها في أرجاء العالم المختلفة وبسبب ضخامة كميات الطاقة التي ترسلها للأرض وبسبب تعدد أشكال استعمالها، وتأتي الطاقة الهوائية في المرتبة الثانية ذلك أن هذا المصدر من الطاقة حظي باهتمام كبير في أواخر القرن الماضي وأوائل القرن الحالي اضافة الى أن الطاقة الهوائية تتوفر على مستوى العديد من دول العالم، وأما بالنسبة للمصادر البديلة لأخرى كالطاقة الحرارية في البحار والمحيطات وطاقة المد والجزر فانا ذات طابع موضعي اذ ليست كل المناطق المأهولة في العالم مناطق بجرية، وليست كل المناطق البحرية ملائمة لاستغلال المصدرين السالفي الذكر، وتنطبق ذات الملاحظة على استخراج الوقود من المحاصيل الزراعية الغنية بالكربوهيدرات ذلك أن زراعة هذه المحاصيل لا تتوفر الا في مناطق محددة من العالم، وعلى ذلك فان الخصائص التكنولوجية التي سندرجها ترتبط بالطاقة الشمسية والطاقة الهوائية أكثر من غيرها من المصادر الأخرى، لكن هذا لا ينفي أن بعض هذه الخصائص ينطبق على المصادر الأخرى في ذات الوقت:

١ - إن الأجهزة والمعدات المطلوبة لاستغلال المصادر البديلة كبيرة الحجوم والمساحات وتتطلب توفير المواقع حيث يمكن تركيبها، ولكويا كبيرة الحجم واسعة المساحة فأنها تتطلب كميات كبيرة من المواد الخام لتصنيعها، فزيادة الاستفادة من الطاقة الشمسية تتطلب العمل على زيادة كفاءة المجمعات الشمسية واستعمال أعداد كبيرة منها ، ومع ازدياد الحاجة للطاقة تبرز الحاجة الى استعمال المزيد من المجمعات. وعلى سبيل المثال تحتاج تلبية متطلبات الكويت من الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية الى مساحة من المجمعات لا تقل عن خسين كيلومتراً مربعاً، واذا أضفنا الى ذلك المساحة المطلوبة للمنشآت المرافقة وللاعتبارات العملية في انشاء مثل تلك المحطة فان مساحة المحطة الكلية ستتضاعف مرات عديدة، وبالمقارنة مع المساحة التي تشغلها المحطات الكهربائية العاملة في الكويت في الوقت الحاضر فان المحطة الشمسية أكبر حجما بمرات عديدة وتتطلب مساحات اوسع بكثير مما تتطلبه المحطات الحالية، وأما بالنسبة للطاقة الهوائية فان زيادة قدرتها على استخدام الطاقة الهوائية يتطلب زيادة قطر عجل الطاحونة، الا أن هناك اعتبارات عملية تلعب دورا في تحديد حجم الطاحونة الأمر لذي يفرض ضرورة زيادة أعداد الطواحين الهوائية، ويظهر فرق الحجوم فيا اذا قارنا بين حجم الطاحونة التي يبلغ قطرها حوالي ٦ أمتار وتنتج حوالي نصف كيلوواط على سرعة هواء تساوي ٠ ١ ميل في الساعة بحجم موتور كهربائي له ذات القوة، فالموتور الكهربائي أصغر بما لا يقارن من حجم الطاحونة.

٢ - إن تخزين الطاقة بأشكالها المختلفة أمر أساسي في أنظمة استخدام مصادر الطاقة البديلة، فصادر الطاقة البديلة لا تتميز يطابع الانتظام في تزو يد الطاقة ذلك أن توفرها يضع لاعتبارات كثيرة، فالإشعاع الشمسي كما ذكرنا تتغير شدته أثناء اليوم الواحد ومن يوم الى آخر، وسرعة المواء تتغير بشكل لمظي وعشوائي في الغالب، ويترتب على ذلك أن العلاقة بين العرض والطلب في المصادر البديلة أمر شديد التعقيد وحتى تنشأ حالة من التوافق بينهما يجب تحرين الطاقة بأشكال مختلفة.

تفرض مشكلة التخزين مشكلاتها الخاصة وتتطلب تكنولوجيا ملائمة، فحين يكون المطلوب خزن طاقة حرارية لتدفئة بيت مثلا تستعمل خزانات الماء أو خزانات صخرية يتم تحديد حجومها بناء على كمية الطاقة المراد خزها، وفي العادة تكون حجوم الخزانات كبيرة بسبب الخصائص الفيزيائية للمواد المستعملة لخزن الطاقة ولأنه لا يمكن استعمال المخزون الا في مجال محدد من درجات الحرارة، فالطاقة الحرارية المخزونة في خزان ماء حار لا تستعمل الا في مجال درجات الحرارة بين ٩٥- ٨٠ درجة مئوية، وأما ما دون ذلك فأنها ليست ذات قيمة تذكر لعمليات التبريد.

ومن أجل التغلب على مشكلة الحجوم في أنظمة الحرن الحراري يجري اجراء التجارب على بعض الأملاح الكيماوية لحرن الطاقة فيها بواسطة تغيير طورها من حالة الى أخرى، وفي بعض هذه الأنظمة تؤدي إضافة الحرارة الى الملح الى تحليله الى مكوناته الرئيسية وحين تتحد هذه المكونات مرة أخرى فاها تقوم بأطلاق الطاقة الحرارية التي اكتسبتا في المقام الأول، الا أن إحدى المشكلات التي تواجه خزن الطاقة الحرارية في الأملاح تكن في أن تكرار عملية تحللها واتحاد مكوناتها يؤدي الى نقدان جزء منها لخصائصه الكيماوية وعجزها بالتالي عن الاتحاد مرة أخرى، ومع ذلك فن الضروري استعمال الأملاح التي لا تشكل هي أو مكوناتها خطرا على الحياة البشرية أو تكون مصدرا للتلوث، ويفضل أيضا أن تكون رخيصة المن ومتوفرة بكيات كافية.

وفي أنظمة الطاقة البديلة ذات القدرات الكبيرة يتطلب الأمر اسعال وسائل خزن غير التي ذكرناها سابقا وبخاصة اذا كان المطلوب خزن الطاقة بغير شكلها الحراري، ومن أهم أنظمة خزن الطاقة في هذا المجال

 أ - استعمال الطاقة الزائدة عن الحاجة في ضخ المياه الى خزان مرتفع واعادة استخدام الطاقة الكامنة هذه في تشغيل التوربينات وانتاج الطاقة الكهربائية.

ب -ضغط المواء تحت ضغوط عالية في خزانات كبيرة تبنى خصيصا حذا الغرض ومن ثم استعمال المواء المضغوط في ادارة التورب ينات أو تشغيل الآلات والأدوات المختلفة.

ج - استعمال الطاقة الزائدة في انتاج الهيدروجين بالطرق الحرارية أو الكيماوية أو الكهربائية واعادة استعماله كوقود عند الحاجة.

د - خزن الطاقة الزائدة بشكل طاقة حركية في دولاب الموازنة في الواقع أن بعض انظمة خزن الطاقة التي أشرنا اليها هي يد الاستعمال فى بعض محطات الطاقة الحرارية مثل استعمال الطاقة الكهربائية الزائدة عن الحاجة في ضخ المياه الى خزانات عالية أو في ضغط الهواء في خزانات، وبالنسبة للأنظمة الأخرى فهي في مرحلة البحث والتطوير واجراء التجارب ودراسة جدواها العملية والاقتصادية.