من أين سيحصل العالم على الطاقة في المستقبل؟

على الرغم من أن مخزون العالم من الوقود الإحفوري لن ينفد خلال المستقبل القريب، إلا أن ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الفحم وأنواع الوقود الإحفوري الأخرى يتسبب في ارتفاع درجات الحرارة، لذلك تتجه أغلب الدول نحو الاعتماد على مصادر طاقة متجددة بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمائية، في محاولة للحد من التغير المناخي الذي يهدد الكرة الأرضية.
 

لكن هناك مشكلة تواجه الدول من ناحية أخرى، وهي أنه ليس هناك مصدر طاقة واحد يمكنه إنتاج الطاقة التي ينتجها الوقود الإحفوري، فالعالم يستهلك 320 مليار كيلوواط من الطاقة في الساعة يوميًا، وهو ما يعادل إضاءة نحو 22 مصباحًا بدون توقف لكل شخص على الكوكب، ويعتقد الخبراء أن البشرية قد تستهلك طاقة بمعدل ثلاثة أضعاف هذا الرقم خلال القرن المقبل، وفي هذا السياق نستعرض إمكانات الطاقة المحتملة في المستقبل.
 

الطاقة الشمسية
 

- تحمست الكثير من دول العالم على مدى السنوات الماضية للطاقة الشمسية باعتبارها طاقة نظيفة يمكن إنتاجها اعتمادًا على الشمس، دون حرائق أو انبعاثات كما هو الحال بالنسبة للوقود الإحفوري.

- تتنافس الشركات فيما بينها لتطوير تقنيات لإنتاج كميات وفيرة من الطاقة الشمسية بأسعار منخفضة، ويتضمن ذلك شركة "نانو سولار" الأمريكية التي تعمل في مجال تقنيات إنتاج الطاقة الشمسية والتي ابتكرت قوارير ممتلئة بجزيئات صغيرة من أشباه الموصلات يمكن أن تُستخدم في تصنيع خلايا شمسية منخفضة التكلفة، بدلاً من تصنيع هذه الخلايا من السيليكون.

- تستهدف الشركة إنتاج خلايا شمسية من مادة مرنة أرق بنحو 50 مرة من الألواح الشمسية الموجودة حاليًا، وتأمل الشركة بيعها مقابل 50 سنتًا للواط. ولكن لا يشكل السعر العائق الوحيد أمام إنتاج الطاقة الشمسية، فالشمس ليست موجودة طوال اليوم، كما أنها ليست موجودة بنفس القدر في جميع فصول السنة، لذلك من المهم التوصل إلى طرق أفضل لتخزين الطاقة من بطاريات الرصاص المتاحة حاليًا.

- تمثل الطاقة الشمسية في الوقت الحالي أقل من 1% من الطاقة في العالم، وبالتالي فإن تلبية احتياجات البشرية من الطاقة الشمسية يتطلب زيادة إنتاجها بقدر كبير. ويشار إلى أن تلبية احتياجات الولايات المتحدة الأمريكية وحدها من الكهرباء، يحتاج إلى 25.9 ألف كيلومتر مربع من الألواح الشمسية.

طاقة الرياح
 

- تعد طاقة الرياح مصدرًا آخر من مصادر الطاقة المتجددة، والتي يعتمد إنتاجها على توربينات أو عنفات الرياح، وتعتمد الدول الأوروبية على طاقة الرياح بشكل كبير، ففي الدنمارك تولد عنفات الرياح الآن أكثر من 3000 ميجاواط من الكهرباء، بما يمثل نحو 20% من الاحتياجات الكهربائية للدولة.

- ساهمت الحوافز التي تمنحها الدول الأوروبية بهدف خفض انبعاثات الكربون، في زيادة الاتجاه نحو الاعتماد على طاقة الرياح، وتقود أوروبا العالم في طاقة الرياح، بإنتاج نحو 35 ألف ميجاواط من الكهرباء من طاقة الرياح، بينما تأتي أمريكا الشمالية في المركز الثاني بعدها بنحو يزيد قليلاً على سبعة آلاف ميجاواط فقط من الكهرباء.

- وفي حين تعد طاقة الرياح مصدرًا واعدًا للطاقة بالنسبة للعديد من الدول، توجد هناك تحديات خاصة بها، ففي حين تحتوي الخطوط الساحلية على مناطق شاسعة من الجرف القاري الضحل، حيث تهب الرياح بشكل أكثر ثباتًا من اليابسة، إلا أن تكلفة بناء وصيانة التوربينات في البحر أكثر تكلفة من بنائها على اليابسة.

- كما أن طاقة الرياح مثل الطاقة الشمسية من حيث كونها تحتاج إلى طرق مبتكرة لتخزين الفائض الكبير من الطاقة؛ فالدنمارك على سبيل المثال تضطر إلى التخلص من الطاقة الفائضة في بعض الأحيان بمنحها لدول أخرى مثل النرويج وألمانيا.
 

الكتلة الحيوية
 

- تعني الكتلة الحيوية استخدام المواد الحيوية مثل بقايا الأغذية والمحاصيل الزراعية في إنتاج الوقود الحيوي. تعد ألمانيا من بين الدول التي تنتج هذا النوع من الوقود، إذ تستخدم نحو 450 مليون جالون من الوقود الحيوي سنويًا، بما يمثل نحو 3% من إجمالي الوقود الذي تستهلكه، وتتمثل أبرز التحديات التي تواجه إنتاج طاقة الكتلة الحيوية في الحاجة إلى المزيد من الأراضي المزروعة.

- تشير التقديرات إلى أن تشغيل كل السيارات الموجودة في العالم بالوقود الحيوي، يتطلب مضاعفة مساحة الأراضي المخصصة للزراعة، ويحاول العلماء الآن زيادة كفاءة استهلاك الوقود الحيوي، وفي حين يعتمد الوقود الحيوي في الوقت الحالي على النشا والزيوت والسكر، يختبر العلماء في المركز الوطني للطاقة الحيوية الآن كائنات حية يمكنها هضم السليلوز الموجود في الأخشاب، ويمكن من خلال ذلك إنتاج الوقود السائل.

الطاقة النووية


  
- تتجه المزيد من الدول للاعتماد على الطاقة النووية باعتبارها مصدرًا بديلاً للطاقة؛ فعلى سبيل المثال تحصل فرنسا على 78% من طاقتها الكهربائية من الانشطار النووي. ويوجد في العالم الآن نحو 440 محطة طاقة نووية، تنتج نحو 16% من إجمالي الطاقة الكهربائية في العالم.

- لا ينتج عن الطاقة النووية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مثل الوقود الإحفوري، ورغم ذلك توجد هناك تحديات أخرى خاصة بها بما في ذلك الحوادث المدمرة التي قد تحدث في المحطات النووية مثل كارثة تشيرنوبل، فضلاً عن صعوبة التخلص من النفايات المشعة.

- هناك تحد آخر خاص بالطاقة النووية، وهي أنها بعيدة تمامًا عن أن تكون طاقة متجددة؛ إذ إن اليورانيوم المتاح حاليًا لن يبقى لأكثر من 50 عامًا.
 

الاندماج النووي
 

- يمثل الاندماج النووي أملاً كبيرًا للعلماء كمصدر للطاقة المتجددة، وتأتي طاقة الإندماج النووي عند اندماج ذرتين في ذرة واحدة، ويمكن أن تلبي هذه الطاقة جزءًا كبيرًا من الطلب المتزايد على الطاقة في المستقبل. ويعتمد إنتاج الطاقة في الاندماج النووي بشكل أساسي على البلازما، إلا أن تصنيع البلازما واحتواءها أمر صعب للغاية.

- يحاول علماء من الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا واليابان الآن تعلم طرق أفضل للتحكم في البلازما، ومحاولة زيادة إنتاج الطاقة، ويأمل الخبراء أن ينجح مشروع مفاعل الاختبار الذي يطلق عليه "ITER" والذي تبلغ تكلفته ستة مليارات دولار، في إنجاز العملية التي يسميها الفيزيائيون "إشعال البلازما"، ستكون الخطوة التالية بعد ذلك إنشاء مصنع لتوليد الطاقة، ثم إنشاء مصانع تجارية في غضون خمسين عامًا.

- على الرغم من أن الاندماج النووي يمثل أملاً كبيرًا لإنتاج الطاقة النظيفة المتجددة، إلا أن السيطرة على البلازما تقف عقبة في طريق نجاح توليد طاقة الاندماج النووي، كما أن مشروع "ITER" تعطل منذ عام 2003 بسبب عدم اتفاق الدول المشاركة في المشروع على مكانه، ويعني ذلك أن التحكم في البلازما ليس العقبة الوحيدة، ولكن السياسة أيضًا تقف في كثير من الأحيان عقبة أمام اتخاذ القرارات المتعلقة بمستقبل الطاقة.
 

المصدر: ناشيونال جيوغرافيك