مصادر الطاقة الطبيعية
تتعدد مصادر الطاقة الطبيعية التي يستخدكمها الانسان اليوم ، مثل الفحم وزيت البترول ، والغاز الطبيعي وحركة الماء والهواء ، وحرارة الشمس ، والطاقة النووية وغيرها .
ولا تستعمل بعض مصادر الطاقة التقليدية مثل الفحم وزيت البترول بصورتها التي توجد عليها في الطبيعية ، بل لابد ان تجري بعض العمليات الثانوية علي هذه الانواع من الوقود قبل ان تصبح صالحة للاستعمال في مختلف الاغراض وعادة ما تؤدي مثل هذه العمليات الثانوية التي يتطلبها تجهيز الوقود إلي رفع تكلفته كثيرا ، فالفحم المستخرج من باطن الارض لا يمكن استعماله كما هو ، بل لابد وان يخضع لبعض طرق المعالجة كما سنري فيما بعد ، لازالة ما به من شوائب ، ولتكسيره الي حجوم مناسبة ، ثم يتم نقله بعد ذلك بواسطة الشاحنات أو السفن او السكك الحديدية الي مناطق التجمعات الصناعية .
كذلك فن تكاليف استكشاف زيت البترول ، وتكاليف استخراجه من باطن الارض ، ونقله من الآبار الي معامل التكرير ، وتكاليف تجزئته وتحويله الي مقطرات نوعية مثل الجازولين والسولار وزيت الوقود ، تتسبب كلها في رفع سعره كوقود نمما يؤدي الي زيادة تكلفة السلع التي يستخدم في انتاجها ويستفاد من الطاقة التي تنتج من كل من الفحم وزيت البترول عند احرقهما ، وتستغل الحرارة الناتجة منهما في عملبيات التسخين وفي انتاج البخار لادارة الآلات في المصانع او لادارة التربينات المولدة للكهرباء في محطات القوي ، وكذلك تستخدم نواتج تقطير البترول في ادارة محركات السيارات وبعض محركات الاحتراق الداخلي الاخري وقد كان الفحم من اهم المصادر الطبيعية للطاقة في خلال القرن الماضي ، وما زال مستعملا لانتاج الطاقة حتي اليوم وهو يمثل حايا نحو 30% من الطاقة المستغلة اليوم .
ويقدر الفحم الموجودة في باطن الارض بعدة مئات من البلايين من الأطنان وهي قد تسمح باستغلاله نحو 300-400عام اخري . إذا استمر معدل استهلاكنا للطاقة بنفس معدل استهلاكنا اليوم أما زيت هذه الايام البترول والغاز الطبيعي ، فقد استعمالهما في انتاج الطاقة استعمال الفحم هذه الايام ، ويقدر ان نحو ثلثي الطاقة المستخدمة اليوم علي النطاق الدولي ، تعتمد في انتاجها علي كل زيت البترول والغاز الطبيعي ويمكن القول بصفة عامة ، ان هذه المصادر الثلاثة للطاقة ، وهي الفحم وزيت البترول نوالغاز الطبيع تمثل مايزيد عيل 90%من الطاقة المستخدمة في العالم اليوم
ولا يتوقع الخبراء ان تحل اية مصادر اخري للطاقة حتي عام 2000 ، محل هذه المصادر الثلاثة ، وهم يرون أنها ستبقي في مكان الصدارة حتي نهاية هذا القرن ، ويتوقعون كذلك الا تقل مساهمتها في انتاج الطاقة في أوائل القرن القادم عل 75% من مجمل الطاقة المستغلة ، بينهما ستساهم بقية مصادر الطاقة الاخري مثل الطاقة الشمسية والطاقة النووية وغيرهما في انتاج ما تبقي من الطاقة بنسبة لن تزيد علي 20% .
وهناك بعض الدول التي تسطيع الحصول علي كل ما تحتاجه من الفحم من مناجمها الخاصة ، اي ان لديها اكتفاء ذاتيا من الفحم ، ومن أمثلة هذه الدول الولايات المتحدة ,وبريطانيا ، والمانيا ، فهذه الدول تملك من المناجم مايساعدها علي تزويد مصانعها بالطاقة اللازمة نبل ويمكنها كذلك أن تصدر الفائض من الفحم الي غيرها من الدول وتختلف الصورة تمام الاختلاف بالنسبة للغاز الطبيعي وزيت البترول ، فكثير من الدول الصناعية لا تملك ما يكفيها من البترول ، بل تعتمد في صناعاتها علي استيراد حاجتها من الدول الاخري نومن امثلة هذه الدول اليابان التي تعتمد اعتمادا كليا علي بترول الشرق الأوسط
وتعتبر منطقة الشرق الاوسط من أغني مناطق العالم بزيت البترول ، ومع ذلك فان دول هذه المنطقة لا تعتبر من الدول الصناعية ، فهي لا تمتلك من الصناعات سوي قدر متواضع ، ولذاك فان اغلب هذه الدول تعتبر من الدول المصدرة للبترول ، وهي تقوم بتصدير البترول الخام غلي كثير من دول العالم الصناعية ، وتعتبر مصدرا هاما من مصادر دخلها وحتي الدول الصناعية التي تمتلك حقولا للبترول في أراضيها ، فقد لا كفيها ما تستخرجه من خام البترول في ابارها ، ولذلك فقد تحتاج بعض هذه الدول غلي استيراد كميات كبيرة من زيت البترول لا ستكمال حاجتها من الخارج
ومن أمثلة هذه الدول الولايات المتحدة الامريكية نفعلي الرغم من أن لديها مخزونا كبيرا من خام البترول في مكامنه اصطناعية إلا انها درجت علي استيراد جزء كبير من حاجتها من خام البترول من بعض دول الشرق الاوسط وفنزويلا وغيرها ويبلغ المخزون من البترول ف الولايات المتحدة نحو 30مليار برميل ، واستودرت نحو 285من حاجتها منه من الخارج عام 1982 ويعتمد استخراج البترول المخزون في باطن الارض علي كثير من العوامل ، بعضها عوامل سياسية ، وبعضها الاخر عوامل اقتصادية ، فقدي كون من الافضل استيراد البترول الخام من الخارج والاحتفاظ بهذا المخزون في مكامنه لاستخادمه في المستقبل عندما تنضب المصادر الاخري بالخارج
كذلك قد يتعلق مثل هذا القار بتكلفة استخراج الزيت المخزون ، فقد تكون تكلفة استخراجه عالية نسبيا ، بينما يكون استيراد الزيت من الخارج أقل تكلفة من استخراجه من الحقول المحلية وقد حاولت كثير من الدول الاوربية ، وكذلك الولايات المتحدة واليابان ، أن تقلل من اعتمادها عيل بترول الشرق الاوسط في اعقاب الحظر العربي لتصدير البترول ننيجة لازمة الشرق الاوسط والحرب التي نشبت بين العرب بين العرب والاسرائيليين عام1973 وقد نتج هن هذا الحظر قلة المعروض من البترول في الاسواق العالمية ، وتأثرت بذلك كثير من الدول الصناعية ، واصطفت السيارات والشاحنات في صفوف طويلة امام محطات البنزين في كل من أوربا وأمريكا ، وارتفعت أسعار البترول الخام وأسعار المقطرات الناتجة منه ارتفاعا كبيرا ، فقفز سعر برميل البترول من نحو دولار ونصف تقريبا إلي نحو 40دولارا في بعض الاحيان
وقد تسبب هذا الحظر ، وما صاحبه من ارتفاع في الأسعار ، في أصابة اقتصاد كثير من الدول باضرار كبيرة ، فقد أدي ذلك غلي ارتفاع سعر التكلفة كثير من المنتجات الصناعية نوإلي ارتفاع اعار كافة السلع في الأسواق0وقد أحست بعض هذه الدول بالخطر الذي يهددها ويهدد امنها الصناعي ، وقامت باتخاذ كثير من الأجراءات التي تهدف إلي خفض استهلاكها من الطاقة والي تقليل اعتمادها علي البترول المستورد ، وعلي البترول العربي بصفة خاصة وقد تكون لهذا الغرض نوع من الاتحاد غير المعلن بين الدول المستهلكة للبترول ، وتكون في مقابلته اتحاد اخر معلن من الدول المنتجة للبترول باسم منظمة الدول المنتجة والمصدرة للبترول ((الاوبك))
وقد كان هدف الاتحاد غير المعلن بين الدول الصناعية المستهلكة للبترول متعدد الاتجاهات وتضمن أحد هذه الاتجاهات البحث عن مصادر جديدة للبترول في أماكن اخري من العالم نودفع عمليات الاستكشاف والتنقيب للكشف عن حقول جديدة للبترول0كذلك يتضمن احد هذه الاتجاهات البحث عن بدائل اخري جديدة للطاقة خلاف البترول ، ويمكن استغلالها صناعيا ، مثل استغلال الطاقة الشمسية او استخدام الطاقة النووية في توليد الكهرباء ، وخصصت لذلك اعتمادات مالية ضخمة وضعت تحت تصرف العلماء للصرف منها علي بحوثهم وتجارتهم في هذا المجال كذلك قامت هذه الدول بالاهتمام بتخزين الطاقة كماسنري فيما بعد ، ووضعت مخططا جادا من استهلاكها التزم به الجميع سواء في المنازل او في مجال النقل او مجال الصناعة
أما بالنسبة لمنظمة الدول المنتجة والمصدرة للبترول في تحقيق اهدافها نفقد تمكنت هذه الول من ان تجد مصادر جيديدة للبترول في اماكن اخري ، مثل الاسكا وبحر الشمال كما استطاعت ان تخفض من استهلاكها للبترول بنسبة كبيرة ، فقد استطاعت الولايات المتحدة ان تقلل من اعتمادها علي البترول المستورد بين عامي 1979-1983 بنسبة كبيرة وصلت إلي نحو 48% من استهلاكها السابق كذلك تقدمت البحوث الخاصة بايجاد بدائل لانتاج الطاقة في كثير من المجالات ، كما كللت بالنجاح الجهود الخاصة بتخزين الطاقة كما سنري فيما بعد وقد أدت قلة الطلب علي البترول من الدول الصناعية ، الي خفض سعر البترول في السوق العالمي بشكل كبيرة حتي وصل سعر برميل الزيت الي نحو عشرة دولارات في بداية عام1986 .
اما دول منظمة الاوبك فلم تجد امامها إلا ان تقلل انتاجها من البترول في محاولة للحد من تدهور سعره في السوق العالمي ويستخدم الغاز الطبيعي كذلك مصدرا للطاقة في كثير من الدول ، وهو يساهم بقدر لا بأس به في انتاج في بعض البلاد ، ففي الولايات المتحدة مثلا يوفر الغاز الطبيعي نحو 25% من الطاقة الشمسية المستخدمة بها . وتقدر كمية الغاز الطبيعي المخزون في اراضي الولايات المتحدة بنحو 6تريليونات متر مكعب (6×10 12 م3 )في عام 1982 ، علي حين كانت كمية الغاز التي كانت مختزنة في أراضيها منذ عشرين عاما ، أكثر من ذلك بمقدار الربع ويرجع السبب في قلة المخزون من هذا الغاز حايا في الولايات المتحدة الي زيادة استخدامه في انتاج الطاقة ، مع قلة ما استكشف منه خلال الأعوام الماضية
وتتوقف القيمة الاقتصادية للغاز الطبيعي علي طبيعة المناطق التي يتوفر بها ، وهو يشبه في ذلك لأنه عادة ما يوجد مصاحبا له ، فكلما زاد عمق الممكن الذي يوجد به هذا الغاز ، زاد عمق الحفر وزادت بذلك تكاليف انتاجه ، وارتفاع سعر المتر المكعب منه0ويستخدم الغاز الطبيعي في جمهورية مصر العربية مصدرا للطاقة في بعض الصناعات ، مثل مصنع اليوريا في ابي قير بجوار الاسكندرية ، كما يستخدم وقودا في المنازل في عمليات الطهو والتخسين بمدينة القاهرة وضو احيها . وكذلك يستخدم في محطات توليد القدرة الكهربائية في شبرا وأبو قير ويستخدم الغاز الطبيعي ايضا في توليد الكهرباء ، ففي الولايات المتحدة بلغت نسبة الكهرباء المولدة من الغاز الطبيعي عام 1980 بنحو 15% تقريبا ، بينما بلغت نسبة الكهرباء المولدة باستخدام الفحم نحو 60% ومن زيت البترول نحو 10%ومن المصادر المائية نحو 11%0
ويعتبر الغاز الطبيعي من أنظف مصادر الطاقة وأيسرها في الاستعمال ، فهو لا يحتاج الي معالجة لازالة الشوائب كما في حالة الفحم ، ولا الي تجزئة وتقطير لفصل مكوناته كما في حالة البترول ، ولكنه يستعمل في أغلب الاحوال بالحالة التي يخرج عليها من باطن الأرض
ويضاف الي ذلك أنه يسهل نقل الغاز الطبيعي من مكان لآخر في خطوط انابيب مطمورة تحت سطح الأرض ومن المعتقد ان الغاز الطبيعي ينضب في نهاية هذا القرن علي مستوي العالم ، او علي افضل الظروف في اوئل القرن القادم ، ولذلك لايمكن الاعتماد علية كثيراً الا تقل الالفترة وجيزة قد لا تتجاوز عشرين عاما0ويمكن استخدام بعض المصادر المائية في توليد الطاقة ، خاصة في توليد الكهرباء . ولكن مثل هذه المصادر محدودة إلي حد كبير وتعتمد علي طبيعية المجري المائي نفسه
وتستغل المصادر المائية عادة في توليد الكهرباء ، وتقام محطات توليد الكهرباء فوق القناطر او السدود ، او عند مساقط المياه ، وهي تستغل قوة دفع الماء في تشغيل التربيينات المولدة للكهرباء وفي جمهورية مصر العربية يستغل السد العالي وخزان أسوان في توليد الكهرباء ، وذلك بالاضافة الي بعض محطات الكهرباء الأخري المقامة فوق بعض القناطر علي "النيل ، وهي ف مجموعها توفر نحو 10-12 مليار كيلو وات ساعة في السنة وهناك بعض المصادر الاخري التي تصلح نظريا لانتاج مزيد من الطاقة ، ولكن أغلب هذه المصادرة مازالت في طور البحث والتطوير ، وهي لا تصلح اليوم للاستغلال بشكل اقتصادي ، ولكنها قد تصلح لذلك في نهاية هذا القرن او في أووائل القرن القادم
وهناك كذلك بعض الصعوبات الفنية التي تؤخز استخدام بعض هذه المصادر الجديدة ، ومن امثلة ذلك خلايا الوقود التي تعمل بكفاءة عالية تصل احيانا ايل 70%وهي أكفا بكثير من أنواع الوقود الحفرية الاخري مثل الفحم وزيت البترول اليت لاتزيد كفاءتها علي 40%علي الاكثر ، ولكنها لا تعطي حتي الان تيارا كهربائيا كافيا لتشغيل الآلات . ويعتبر استعمال الوقود الغازي ، مثل استخدام خليط من غازي الهيدروجين والاكسجين لا نتاج الكهرباء مباشرة دون الحاجة الي استخدام غلايات أو تربينات ، من اصلح الطرق وأبسطها لتوليد الكهرباء . فهذا النوع من الخلايا لا تنتج منه ملوثات للبيئة كما في حالة انواع الوقود التقليدية ، وذلك لان عادم هذه الخلايا هو بخار الماء ، وهو مكزن طبيعي من مكونات البيئة المحيطة بنا
وللأسف الشديد ، فان تكلفة تشغيل هذه الخلايا مازالت حتي الان مرتفعة الي حد كبير مما لايسمح باستخدامها بطريقة اقتصادية ، فما زالت تكلفتها أكبر بكثير من تكلفة الطاقة الناتجة من أنواع الوقود المعتادة أو من الطاقة النووية ، ولا شك أن ذلك سيؤدي الي رفع أسعار الكهرباء الناتجة منها الي حد كبير ولا يمكن في هذه المرحلة تقييم مثل هذه المصادر الجديدة بدقة كامله ، فما زالت هناك بعض الصعوبات الخاصة بتشغيلها علي نطاق واسعى ، كما ان الكثير منها مازال يخضع لبحوث التجديد والتطوير
وينطبق ذلك ايضا علي كل من الطاقة الشمسية والطاقة النووية ، وسيعتمد هذا التقييم مستقبلا علي مدي التكنولوجي الذي يتحقق علي مستوي العالم في الأعوام القادمة نوكذلك علي مدي نجاح البحوث الجارية في تطوير مثل هذه المصادر وتحسين أدائها ، وذلك بالاضافة الي كثير من المتطلبات الاخري التي يجب مراعاتها مثل الحفاظ علي البييئة واثر مثل هذه المصادر الجديدة علي المشكلة العامة للتلوث ، وبالأضافة أيضا الي بعض العوامل السياسية الأخري التي تتحكم في توزيع مصادر الطاقة وكيفية استغلالها
المراجع
mawdoo3.com
التصانيف
الحلول والبدائل بيئة الطاقة المتجددة العلوم التطبيقية