الطاقة المتجددة

لتركيب الخلايا وغيرها لتوفير النفقات وخفض الاستثمارات اللازمة لذلك ويتراوح عمر الوحدة اكثر من ١٥سنة تصل الى ٢٥ عاما ٠وتستخدم الطاقة الشمسية فى العديد من الاستخدامات مثل تشغيل طلمبات المياه والتدفئة والتبريد٠ بلغت الطاقة الكهربائية المنتجة فى مصر بدون استخدام الوقود ٢٢مليار كيلووات ساعة سنويا تمثل %٣٧من قدرات التوليدالمنتجة ،وذلك باستخدام الدورة المركبة والتى تتيح انتاج ثلث الطاقة بدون وقود وهى من اعلى المعدلات العالمية ٠واكذ الدكتور حسن يونس وزير الكهرباء والطاقة ان القطاع انتهى من زيادة قدرات محولات التوزيع ومحطات المحولات على مستوى الجمهورية ،وتنفيذ برنامج شامل لاحلال الشبكات المتهالكة وتركيب اجهزة حديثة للكشف المبكر عن الاعطال لمواجهة الاحمال خلال شهور الصيف ٠واشار الوزير الى انتهاء شركات الكهرباء من تنفيذ برامجها لتوسيع وتقوية الشبكة بما يوفر متطلبات الاستهلاك المتزايدة ،وانه يجب على المواطنين التجاوب مع قطاع الكهرباء بعدم تشغيل الأجهزة مجمعه فى وقت الذروة ،وترحيل الاحمال غير الضرورية بعيدا عن هذا التوقيت واستبدال اللمبات العادية باخرى مرشدة واطفاء الانوار غير الضرورية وتشغيل اجهزة تكييف درجة ٢٥مئوية ،حيث ان ذلك يوفر %٢٥من استهلاك الكهرباء واضاف المهندس محمد بكر رئيس شركة شمال الدلتا لتوزيع الكهرباء انه تم استبدال وتغيير المحولات التى زاد تحميلها على %٨٠بالمدن و %٩٠بالقرى استعدادا للأحمال المتزايدة ولتامين واستقرار التغذية الكهربائية ل ٢مليون و ٧٥٠الف مشترك وان استثمارات الشركة هذه العام بلغت ٨٠مليونا ترتفع الى ٩٠مليونا

عام ٢٠١٠م ٠

سجلت مصر رقما قياسيا فى نصيب الفرد من الكهرباء بلغ ١٦٨٠كيلو وات ساعة سنويا مقابل ١٧٧كيلو وات المتوسط العامبالقارة الافريقية اكد ذلك تقارير الوكالة الدولية للطاقة حيث حقق المتوسط المصرى بزيادة ١٣٠كيلو وات خلال السنوات الثلاث

سنويا

الاخيرة ٠اكد الدكتور حسن يونس وزير الكهرباء ان الرقم القياسى المصرى للفرد ياتى رغم تحديات الزيادة السكانية الكبيرة

والارتفاع الشديد فى تكلفة انشاء محطات الكهرباء والتى تصل استثماراتها لأكثر من ١٥مليار جنية سنويا وارتفاع اسعار الوقود مما يعكس الاهتمام الذى تولية الدولة لتوفير الكهرباء باعتبارها اللبنة الاولى لمشروعات التنمية الجاذبه للاستثمارات العالمية ، وسوف تشهد السنوات القادمة المزيد من مشروعات انتاج الكهرباء هو ما يدفع بنصيب الفرد فى مصر للتنامى وأن الخطة الحالية لقطاع الكهرباء تستهدف اضافة ٩الاف و ٢٥٠ميجاورت حتى عام ٠ ٢٠١٢

-٥-

نقل وتحويل الطاقة ومصادر الطاقة المتجددة

Energy conversion and renewable energy sources

المقدمة : Introduction

تشير عملية تحويل ونقل الطاقة Energy conversionالى نقل الطاقة من صور تهبها الطبيعة الى صور ممكن للانسان استخدامها ،وعبر قرون طويلة تم تطوير وتحديث مدى واسع للأجهزة والانظمة arrayلهذا الغرض ،وبعض محولات الطاقة بسيط للغاية وعلى

Kinetic energyالى طاقة

سبيل المثال طواحين الرياح Wind millsاستخدم مبك ار لتحويل طاقة الحركة الميكانيكية للرياح ميكانيكية Mechanical energyلضخ المياه وطحن الحبوب ٠

Fossil

وبعض انظمة تحويل الطاقة الاخرى تكون اكثر تعقيدا خاصة التى تأخذ الطاقة الخام raw energyمن الوقود الحفرى fuelsوالوقود النووى nuclear fuelsلتوليد قوى كهربائية ٠ Electrical powerوأنظمة هذه النوع يحتاج خطوات مضاعفة او عمليات متعددة حتى يتم تطويع الطاقة الى سلسلة من عمليات نقل الطاقة خلال صور عديدة وسطية ٠ اساسيات نقل الطاقة Fundamentals of energy conversion :

The

تعرف الطاقة عادة وببساطة شديدة انها القدرة او المكافئ على القيام بعمل ،وكلمة طاقة مشتقة من الكلمة اليونانية ” Greek energeia : en, “in” ; ergon, “ workوهى تعنى العمل ٠وترتبط الطاقة اما بمادة الجسم التى تعطية القدرة على الحركة او تكون مستقلة وترتبط بأشياء اخرى مثل الضوء وارتفاع الكترومغناطيسى يخترق الفراغ ،والطاقة فى النظام قد تكون متاحة جزئيا للاستخدام ٠اشكال الطاقة ،العمل التى تعرف اساسا فى الميكانيكية الاساسية او الكلاسيكية انها ناتج الكتلة The product ) of mass (mومربع النسبة بين الطول ) Length (Lالى الزمن ) ml2 / t2 : Time (Tوهذا يعنى ان كلما زادت الكتلة والمسافة التى تحركتها او كلما قل الزمن المستغرق لحركة الكتلة كلما زاد العمل المبذول او زادت الطاقة المستهلكة ٠ وتوجد الطاقة فى صور مختلفة كثيرة خلال النظام وقد تتحول من صورة الى اخرى خلال المحافظة الدائمة لقانون حفظ وثبات الطاقة Within the constraint of the conservation lawوهذه الطورة المختلفة تشمل قوانين الجاذبية graviatationalوالنشاط الحركى kineticوالح اررة thermalوالمرونة elasticوالكهرباء electricalوالكيمياء chemicalوالاشعاع radiantوالذرة nuclearوالكتلة massوالتطبيق العالمى لمفهوم الطاقة كاكتمال قانون حفظ الطاقة وثباتها خلال صورة مختلفة تجعل لها مفهوم

جذاب ومفيد للغاية ٠

مصادر الطاقة المتجددة Renewable energy sources :

أدى الاهتمام المتزايد العالمى وزيادة الحاجة للطاقة مع سرعة نفاذ احتياطى البترول والغاز الطبيعى ووقود اليورانيوم ادى الى مجهودات ملحة واضط اررية للتطوير والبحث عن مصادر بديلة حيوية للطاقة ٠حدود نقص امدادات الوقود البترولى الدراماتيكى من قبل خلال ازمة الطاقة فى السبعينات من القرن الماضى وذلك نتيجة ازمة نقص شحن البترول من منطقة الشرق الاوسط الى العديد من الدول الصناعية الكبرى فى العالم ،ويجب ادراك ان الاعتماد الكبير على الوقود الحفرى fossil fuelsله مردود عكسى على البيئة ،حيث محركات الجازولين او التربينات التى تدار بالبخار وتدار ايضا بحرق الفحم او الغاز الطبيعى ينبعث منها فى الغلاف الجوى كميات مؤثرة من ثانى اكسيد الكبريت واكاسيد النتروجين ،وعندما تتحد هذه الغازات مع بخار الماء الجوى تنتج حمض كبريتيك وحمض نتريك

وتزيد تكثيف الحموضة ٠

وحرق الوقود الحفرى fossil fuelsيطلق ثانى اكسيد الكربون وكمية هذا الغاز فى الغلاف الجوى فى زيادة مستمرة منذ منتصف ١٨٠٠نتيجة الاستهلاك المتزايد للفحم والبترول والغاز الطبيعى ،ويعتقد العماء كثي ار ان الزيادة المضطردة من غاز ثانى اكسيد الكربون فى الغلاف الجوى مع غازات اخرى ناتجة عن قطاع الصناعة مثل الميثان وكلوروفلوروكربون قد تظهر تأثير الاحتباس الحرارى والصوب الزراعية ويؤدى الى زيادة فى ح اررة القشرة الأرضية بزيادة كمية الح اررة المحتبسة فى الغلاف الجوى السفلى ،هذه الظروف تؤدى الى تغيرات مناخية مع مردود حاد serious repercussionsعلى الانظمة البيئية والزراعية الطبيعية natural ،

٠ and agricultural ecosystems

أرست عديد من الدول برامج لتطوير تكنولوجيا الطاقة المتجددة التى تمكنهم من تقليل الاعتماد على الوقود الحفرى والمشاكل المصاحبة له ،كما ان اندماج الاجهزة المختلفة وعلى مدى الطويل هو الاختيار الافضل حيث ان مصدر الطاقة الاساسى سيكون نظائر الايدروجين hydrogen isotope deuteriumالموجود بوفرة فى الماء العادى ٠والتكنولوجيا الاخرى التى تتلاحق بكفاءة ونشاط تصمم لتعمل باستخدام اعم واوسع للطاقة الشمسية وحركة المياه وح اررة الارض ٠ (gesthermal energy) terrestrial heat كمية الطاقة فى مثل هذه المصادر المتجددة الواقعية والخالية من التلوث virtually pollution- free sourcesتكون كبيرة فى علاقتها بالاحتياجات العالمية من الطاقة ،وحتى الآن جزء صغير منها ممكن تحويله الى طاقة كهربية بتكلفة مناسبة ٠ أنماط الطاقة الطبيعية المتجددة Types of natural renewable energy :

اولا :الطاقة الشمسية Solar energy :

جدا

هائل

مصدر

تعتبر

الشمس

و

باء

ر

كه

توليد

او

كيميائية

تفاعلات

وتسبب

ة

ر

ر

ا

ح

انتاج

على

* -الاشعاع الصادر من الشمس قادر

للطاقة ،واشعاع الشمس لحد بعيد اكبر مصدر للطاقة تستقبلها الأرض ،ولكن شدتها intensityعلى القشرة الأرضية ضعيفة جدا بسبب ان الغلاف الجوى حول الأرض وأيضا السحب تمتص او تنثر أكثر من %٥٤من ضوء الشمس الصادر منها ،ورغم ذلك اصبحت الطاقة الشمسية بحلول القرن العشرين جاذبيتها فى تزايد مضطرد كمصدر للطاقة بسبب مصدرها الذى لا ينصب

-٦

المصدر :أ.د /رضا على – استاذ غير متفرغ بكلية الزراعة – جامعة القاهرة ٠

inexhaustibleوصفاتها النظيفة غير الملوثة وعلى تناقض كبير مع مصادر الوقود الحفرى مثل الفحم والبترول والغاز

الطبيعى ٠

* -ومن المعروف ان ضوء الشمس التى تصل الى الأرض تتكون من %٥٠تقريبا ضوء مرئى %٤٥ Visible lightاشعاع تحت الحمراء Infrared radiationوكميات صغيرة من فوق البنفسجية Ultraviolet lightوصور اخرى من الاشعاع

Thermal

الكهروماغنطيسى ٠ Electromagnetic radiationهذا الاشعاع ممكن تحويلة الى طاقة ح اررية )ح اررة( energyاو الى طاقة كهربائية Electrical energyرغم ان الأول هو الاسهل فى التحويل ،ويوجد نوعان من الاجهزة تستخدم لامتصاص الطاقة الشمسية وتحويلها الى طاقة حرارية :

) (١مجمعات الاطباق المسطحة ٠ Flat – plate collectors ) (٢المجمعات المركزة ٠ Concentrating collectors وبسبب قلة وانخفاض كثافة او شدة الطاقة الشمسية على سطح الأرض فان نوعى الاجهزة Collectorsلابد ان تكون مساحتها كبيرة ،حتى فى الاجزاء الشمسية من اقاليم العالم الساخنة مثلا فان ال Collectorيجب ان يكون مساحة السطح له حوالى ٤٣٠ قدم مربع )٤٠متر مربع( لجمع طاقة كافية لخدمة شخص واحد ليوم واحد ٠ * -والجهاز الاكثر شيوعا واستعمالا هو Flat – Plate collectorsويتكون من طبق معدنى اسود مغطى بطبقة او طبقتين من الزجاج تسخن بسقوط ضوء الشمس عليه وهذه ح اررة الشمس تنتقل الى الهواء او الى الماء وتسمى السوائل الحاملة Carries fluidsوهذه التدفقات تخزن خلف هذا الطبق المغطى بالزجاج ،وهذه الح اررة قد تستخدم مباشرة او قد تنتقل الى وسيط آخر للتخزين ،وتستخدم هذه النوعية من الاطباق فى السخانات الشمسية لتسخين المياه او تدفئة المنازل ،وتخزين هذه الح اررة لاستخدامها ليلا او خلال الايام ذات السحب الكثيفة يتم باستخدام تنكات معزولة لتخزين المياة الدافئة والتى يتم تسخينها خلال فترات النهار المشمسه ٠هذا النظام ممكن تزويده للمنازل بالمياه الساخنة من خلال السحب من تنكات التخزين او المياه الدافئة التى تتدفق خلال انابيب فى الارضيات او الاسقف لتزويدها بمساحة تدفئة مناسبة ٠وتسخن الاطباق السوائل الحاملة فى مدى حرارى يتراوح من °٦٦م الى °٩٣م )°٢٠٠ - ١٥٠ف ( وكفاءة هذه الاطباق )جزئية الطاقة المستقبلية التى يمكن تحويلها الى طاقة مستخدمة( تتراوح بين %٨٠-٢٠ويعتمد ذلك على تصميم الاطباق ٠ ررة عالية يستخدم التركيز او استخدام عدسات او المجمعات Concentrating or Focusing or Collector

* -عند الحاجة الى درجات ح ا

وهذه الاجهزة تعكس ضوء الشمس من مساحة وساعة ويركزها فى مستقبل صغير اسود ويزيد من شدة الضوء لانتاج ح اررة عالية ،وهذه الاجهزة تسمى افران الشمس Solar Furnacesويستخدم فيها مجموعة من المرايات الماصة بعناية

The arrays

of carefully aligned mirrorsوهى يمكنها ان يتركز ضوء شمس كافى لتسخين الهدف الى درجات ح اررة °٢٠٠٠م )°٣٦٠٠ف( او اكثر ،وهذه الح اررة تستخدم لدراسة خواص المواد على درجات ح اررة عالية او يستخدم تشغيل الغلايات والتى بالتالى تولد بخار فى وحدات قوى مولدات α steam – turbine – electric – generator power plant.وقد اصبح الفرن الشمسى له أهمية فى ابحاث الح اررة العالية ،ولانتاج بخار تركب مرايا متحركة بحيث يمكنها تركيز كميات كبيرة من الاشعة الشمسية فى انابيب سوداء بالطريقة التى يمكن تسخين المياه من خلال دورانها٠ * -قد تتحول الاشعة الشمسية الى كهرباء مباشرة عن طريق خلايا Photovoltaic cellsوفى مثل هذه الخلايا يتولد جهد كهربائى صغير )فولت( عند ارتطام الضوء بالوصلات بين المعدن وشبه الموصل ) مثل السليكون ( Semi conductorاو وصلات بين اثنان من شبه موصلات مختلفة ٠والجهد Voltageالمتولد من خلية واحدة مفردة α Single photovoltaic cellهو جزء فقط من الفولت ،وبتوصيل اعداد كبيرة من الخلايا الفردية معا مثلما يحدث فى البطاريات الشمسية الحديثة يتولد اكثر من كيلووات

Most present – day

واحد من الطاقة الكهربائية ،وكفاءة الطاقة لمعظم الخلايا الفوتوفولتيك الحالية photovoltaic cellsحوالى %١١ – ٧فقط ٠هذا الجزء فقط من طاقة الاشعاع المستقبلة يتحول الى طاقة كهربائبة ،وحيث ان شدة الاشعاع الشمسى منخفض كبداية فانه يحتاج الى عدد كبير ضخم ومكلف من هذه الخلايا مجمعة لانتاج حتى كميات متوسطة من القوى ،وبالتالى فان الخلايا الفوتوفولتيك التى تعمل مع ضوء الشمي تستخدم لحد بعيد اساسا فى تطبيق القوى المنخفضه كمصادر القوى للماكينات الحاسبة والساعات ،وتستخدم وحدات كبيرة لامداد قوى للطقس والمناخ والارصاد الجوية والاتصالات والاقمار الصناعية ٠ Communications satellites * -وتستخدم الطاقة الشمسية ايضا على مدى صغير لاغراض اخرى بجانب ما سبق ذكره وفى بعض البلاد يصمم الافران الشمسية لتجهيز الطعام وكذلك تستخدم الطاقة الشمسية فى انتاج الملح من مياه البحر بالتبخير ) تحلية المياه ( ٠ * -وجهد الطاقة الشمسية ضخم The potential for solar energy is enormousحيث كل يوم تستقبل الارض فى صورة طاقة شمسية حوالى ٢٠٠ألف مرة قدر الطاقة الكهربائية الكلية المتولدة عالميا ،ولسوء الحظ رغم ان الطاقة الشمسية مجانية الا ان التكلفة عالية فى تجميعها وتحويلها وتخزينها تحد من انتشار استخدامها ٠وقد تم اختراع عديد من الاجهزة والانظمة لاستخدام افضل للطاقة من ضوء الشمس واكفأ ابتكار أنظمة الفوتوفولتيك التى تنقل طاقة الاشعاع من الشمس مباشرة الى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسية السيليكون او الجاليوم ارسنيد Gallium arsenide solar cellsصفوف كبيرة تتركب من الاف من هذه الشبه موصلات Semi conductor cellsالتى تستعمل كمحطات قوى مركزية ،وتوجد انظمة اخرى مازالت قيد البحث والاختبار والتطوير مصممة لتركيز الاشعة الشمسية ليس فقط لتوليد قوى كهربائية بل ايضا لانتاج عمليات ح اررية عالية درجة الح اررة

-٧-

لمختلف الاغراض ،هذه الانظمة تستخدم عدد من المكونات المختلفة تشمل مركزات بارابوليك كبيرة Large parabolic ٠ concentratorsوتسخين القوى المحركة and heat engines of the stirling engine typeوايضا يشمل استخدام مجمعات الاطباق الشمسية المسطحة لامداد مسطح حرارى للأغراض التجارية والعقارية )المبانى( ٠

ثانيا :طواحين الهواء Wind mills :

* -تعتبر طواحين الهواء مثل سواقى المياه Water wheelsمن اوائل المخترعات البشرية التى ابدلت عضلات الحيوان بمصدر قوى ،وهى تستخدم على مدى قرون عديدة فى بلاد كثيرة فى اجزاء مختلفة من العالم حيث تتحول فيه طاقة الرياح الى طاقة ميكانيكية لطحن وجرش الحبوب او ضخ المياه او صرف المناطق الواطئة ٠ Grinding grain, pumping water and darining lowland areas

Water

* -واول جهاز استخدم طاقة الرياح عرف باسم Hero of Alexandriaوقد صمم على اساس عجلة بدال لدفع المياه – driven paddle wheelوتستخدم لدفع مضخة ذات زراع كباس Piston pumpخلال الرياح Wind organلاحداث صوت ،وأول مصادر طواحين الهواء Wind driven grain millsذكرت فى المراجع العربية فى القرن التاسع الميلادى وقد تكون استخدمت قبل هذا التاريخ وتشير ايضا الى ان الفرس Persian millsاستخدموا الطواحين فى ٦٤٤بعد الميلاد رغم انهم استخدموا طواحين الهواء فعليا قبل ذلك وهذه الطواحين تم بناءها وتشيدها فى ما يعرف الآن بالحدود الايرانية الافغانية – Iran Afghanistan borderولها عمود ادارة رأسى مع شبه بدال يوجه الاشعاع خارجيا ويوضع فى المبنى مع فتحات مواجهة

ومقابلة تماما لدفع وخروج الرياح ٠

Had a vertical shaft with paddlelike sails radiating outword and were located in a building with diametrically apposed openings for the inlet and outlet of the wind.

كل طاحونة تدفع صف مفرد من الاحجار بدون تروس ،وقد تم بناء أول الطواحين مع طواحين الحجارة بعد اكتشاف سواقى المياه مبك ار وعرفت طواحين مماثلة فى الصين فى القرن الثالث عشر ٠ * -وعلى الرغم من ان الرياح متقطعة Intermittentومنتشرة diffuseالا انها تحتوى على كميات هائلة من الطاقة ،وقد حدث تطور فى تربينات الرياح المعقدة والتى تحول هذه الطاقة الى قوى كهربائية ،وأنظمة استخدام طاقة الرياح قابلة للنماء خلال الثمانينات grew discerniblyفمثلا اكثر من ١٥الف تربينات رياح تعمل الآن فى هاواى وكاليفورنيا فى اماكن ومواقع مميزة ،والقوى الكلية

– Conventional steam

لها فى مدى حوالى ١٥٠٠ميجاوات وهى تعادل تقريبا قوى تربينات تقليدية بخارية

٠ turbine power installation

ثالثا :تربينات المياه ) الطاقة الكهرومائية ( Water turbines * -اقدم اختراع للآلات السواقى المياه Water wheelsوكان يستخدم فى البداية فى طحن الحبوب وبالتالى طوعت لاستخدامها فى نشر الاخشاب Sawmillsوفى المضخات لاداء فعل المنفاخ bellows actionفى الافران والحدادة Forgesلاستخدام المطرقة ) سواء ذات الغطاء او السقاطه ( لطرق الحديد to drive tilt – hammers or trip – hammers for forging ironاو الامداد بقوى ميكانيكية مباشرة لمصانع النسيج Textile millsخلال الثورة الصناعية فى نهاية القرن الثامن عشر وحتى تطور القوى البخارية steam powerكانت السواقى المائية تعتبر الاساس البدائى فى انتاج القوى الميكانيكية وينافسه rikaledفى بعض الاحيان طواحين الرياح ،لذلك فى كثير من المدن الصناعية خاصة فى امريكا القديمة تنمو فى مواقعها حيث تيار المياه

المتدفق مأمون طوال السنة ٠

* -وعرف اقدم مرجع لسواقى المياه )الطاقة الكهروماتية ( كان فى ٨٥سنة قبل الميلاد من خلال قصائد يونانية قديمة تتغنى بها

The

فتيات صغيرات احتفالا بالحرية من عناء العمل Toilفى المجارش )الاجران ( quernsالبدائية لطحن الذرة وطبقا Greek geographer Strabo, King Mithradates VI of Pontus in asiaاستخدم الات هيدوليكية تحمل السواقى المائية Presumably a water wheelsحوالى ٦٥سنة قبل الميلاد ٠ * -وفى غضون القرن التاسع ،تم احلال بطئ Slowly supplantedلتربينات المياه محل سواقى المياه ،وتربينات المياه اكثر كفاءة وتم تطوير التصميمات لامكانية تنظيم سرعة التربينات وزيادة سرعتها بدرجة كافية لانتاج مولدات كهرباء ٠ورغما عن هذه الحقيقة الا ان السواقى المائية بدأت فى الانحسار ببطئ حتى لم يعد لها وجود Obsolescentمع بداية القرن العشرين ،وحتى هذه الايام مازالت السواقى المائية موجودة ولم يعد فى بداية السبعينات اكثر من الف طاحونة حبوب موجودة فى البرتغال فقط ، وقد صممت هذه السواقى المائية لتكون مغمورة فى المياه وتكون أكثر تعقيدا من ذى قبل وتتحمل اداء اكبر٠ * -تحويل الطاقة من المياه الجارية Moving waterالى الكهرباء يعتبر بمثابة نقلة تكنولوجية كبيرة ،وتقدر ماتمدة وحدة قوى كهرومائية Hydroelectric power plantsبحوالى %٢من احتياجات العالم من الطاقة ٠

ويتضمن تلك التكنولوجيا ببساطة:

التربينات الهيدروليكية Hydraulic turbinesتغير الطاقة للتدفق السريع او مساقط المياة الى طاقة ميكانيكية لتشغيل مولدات قوىتولد وتنتج كهرباء ٠ هذه الوحدات القوى كهرومائية Hydroelectric power plantsتحتاج الى بناء السدود عامة وهناك عوامل يحد من الزيادةالمعنوية فى انتاج قوى كهرومائية الى ندرة المواقع المناسبة لمزيد من البناء عدا بعض المناطق فى العالم ٠

-٨-

فى بعض المناطق الساحلية فى العالم ) (The rance river estuary in Brittany, franceتستخدم وحدات تربينات مولدات هيدروليكية Hydraulic turbine – generator unitsلتسخير harnessكميات هائلة من طاقة ظاهرة المد والجزر فى المحيطات Ocean tidesفى معظم تلك المواقع تقوم هذه البلاد بتشيد السدود لتخزين اكبر كميات ممكنة من المياه ٠ رابعا :الطاقة المتولدة من حرارة الأرض Geothermal Energy :

تتدفق الح اررة من باطن الأرض الساخن الى القشرة الخارجية فى صورة بخار او ماء ساخن وغالبا يكون ذلك فى المناطق ذات نشاط بركانى نشط ويسمى ذلك Geothermal energyودرجة ح اررة احتياطيات °١٨٠ Geothermal reservoirsم او أعلى تعتبر مناسبة لتوليد قوى ،وأول وحدة تجارية The commercial geothermal power plantتم بناءها ١٩٠٤فى Larderello, ٠ Italyوالآن البخار المنبعث من الآبار المحفورة الى اعماق مئات الامتار يدفع مولدات التربينات لتوليد حوالى ١٩٠ميجاوات

كهرباء ٠

انتشر بناء تلك الوحدات Greothermal plantsفى عدد من البلاد الأخرى مثل السلفادور واليابان والمكسيك وزنيوزيلاندا والولايات المتحدة الامريكية ٠وتنتج الوحدة الامريكية The principal U.S. plantموجودة فى Geysersشمال سان فرانسيسكو ١٩٠٠ ميجاوات وقد يقل الانتاج بطول عمر حقول البخار ٠ Steam Field اكدت الدراسة الجيولوجية العالمية ان الحل فى ازمة الطاقة المستقبلية تأمين متطلبات شعوب العالم من الطاقة بعد البترول يكمن فى استغلال ح اررة باطن الأرض خاصة فى افريقيا والتى تصل ح اررتها الى ٦الاف ٨٠٠ ،درجة بزيادة تبلغ حوالى الف درجة عن ح اررة الشمس ،ان استغلال %١من هذه الطاقة يمكن ان يوفر متطلبات العالم لمدة تصل لعدة الاف من السنين ٠ اكدت دراسات علمية لمنظمة Argeoالعالمية والتى تهتم باستغلال ح اررة باطن الأرض لانتاج الكهرباء والطاقة ان منطقة وادى الصدع وشرق افريقيا فى المنطقة المحصورة من البحر الأحمر الى دولة موزمبيق من الاماكن القليلة فى العالم التى يمكن استغلالها اقتصاديا لانتاج الطاقة بشكل تجارى ،تهدف الدراسة لانتاج حوالى سبعة الاف ميجاوات من خلال استغلال الصدع الذى ينتج من الصفائح التكتونية وتيارات الهواء الساخنة الناتجة من تفاعل العناصر المتعددة واهمها اليوارنيوم والبوتاسيوم والفوريوم والتى تؤدى الى

صهر الحديد ٠

وتعد كينيا أول دولة فى العالم استغلت حرار باطن الأرض بصورة تجارية حيث استطاعت انتاج حوالى ١٤٠الف ميجاوات من هذه الطاقة لتصبح اكبر وأول دولة فى العالم لاستغلال هذه الطاقة من خلال استغلال درجات الح اررة بين الطبقات المختلفة للأرض حيث يتم استغلال هذه الطاقة لانتاج بخار الماء لادارة التوربينات لانتاج الطاقة الكهربائية واستطاعت من خلال هذا المشروع توفير حوالى %٢٥من احتياجاتها من الكهرباء ،والعقبة الوحيدة التكلفة الاقتصادية فى استغلال هذه الطاقة ٠ اكد تقرير جمعية الطاقة الح اررية العالمية لاستغلال ح اررة الأرض أن ٢١دولة تقوم حاليا بدراسة استغلال ح اررة باطن الأرض وسيزيد العدد الى ٤٦دولة خلال عام ٢٠١٠وستزيد نسبة المشاركة فى هذه المشروعات نظ ار لتنامى المخاوف العالمية من نقص امدادات الوقود مستقبلا خاصة %٨٥من عدد سكان افريقيا محرومون من مصادر الطاقة ٠ واكد د .فرناندور اتشافاريا من وكالة الفضاء والتكنولوجيا المتقدمة بالولايات المتحدة ان ح اررة باطن الأرض مورد غير محدود للح اررة يمكن استخدامه لانتاج الكهرباء او الاستخدام المباشر للتدفئة بتركيب مضخات على عمق معين تحت سطح الأرض لامتصاص الح اررة وضخها للمنازل للتدفئة ٠وان استغلال ح اررة باطن الأرض يتطلب ان تزيد درجة ح اررة صخورها على ١٥٠درجة لانتاج

الحررة المحرك الاساسيى للبراكين فى

ا

الكهرباء وذلك على اعماق تتراوح بين كيلو متر الى خمسة كيلو مترات تحت سطح الأرض وهذه

العالم ٠

خامسا :طاقة المحيط الحرارية Ocean thermal energy :

* -نوع آخر من التكنولوجيا الواعدة تعرف ) Ocean thermal energy conversion (OTECوهو الاستفادة من الاختلاف فى المحتوى الحرارى بين مياه السطح الدافئة للمحيطات والناجمة عن اشعاع الشمس ومياه المحيط العميقة لتوليد طاقة بمحركات ح اررية تقليدية ،هذا الاختلاف بين مياه سطح المحيط والمياه فى العمق كبير جدا يصل الى اكبر من °٥٠م على المسافة الرأسية اقل من ٩٠متر فى بعض مساحات فى المحيط ،ولتكون الظروف عملية اقتصادية يجب ان يكون الفارق فى المحتوى الحرارى °٢٠م على عمق الف متر الأولى تحت السطح على الأقل ٠

Closed

* -اول من أرسى مفهوم OTECفى بداية الثمانينات المهندس الفرنسى Jacques-Arsine d`Arsonval.بما يسمى – cycle systemوهذا التصميم يتوافق ما هو موجود حاليا من OTEC pilot plantsوفى هذا النظام يستخدم سائل ثانوى asecndary working fluidللتبريد مثل الامونيا والح اررة المتنقله من السطح الدافئ لمياه المحيط تسبب تبخير سائل التبر يد خلال المبادل الحرارى ٠ heat exchangerوهذا البخار يتمدد تحت ضغوط متوسطه يدير التربينات المتصلة بالمولدات لانتاج الكهرباء ويتم ضخ مياه المحيط الباردة من اعماق المحيط الى المبادل الحرارى الثانى ليجعل السطح بارد بدرجة كافية ليسمح بتكثيف البخار ،ويتبقى سائل التبريد خلال النظام المغلق ليقوم بالعملية السابقة باستمرار ٠

سادسا :الطاقة النووية Nuclear energy :

* -عرف العلماء الطاقة الهائلة المرتبطة بالنواة فى الذرة خلال السنوات الأولى من هذا القرن ،وفى عام ١٩٤٢نجح العلماء فى

nuclear

اطلاق هذه الطاقة على نطاق واسع فيما يعرف بالمفاعل الذرى Atmoic pileوهذا أول مفاعل انشطار نووى fission reactorوقد صمم ليحدث تغذية ذاتية self-sustainingوسلسلة انشطارات وتفاعلات محكمة تفصل قوى ثقيلة

-٩-

heavy nucleiلتحرير طاقتها وتم بناء هذا المفاعل فى مشروع U.S. Manhattan projectلتطوير القنبلة الذرية ،وبعد الحرب العالمية الثانية World war IIتم بناء العديد من المفاعلات الذرية لتسير وتشغيل الغواصات ٠ وقد تم افتتاح اول وحدة قوى نووية تجارية متكاملة للأغراض السلمية fultscale commercial nuclearسنة ١٩٥٦فى انجلت ار ، Calder Hall, Eng.وفى هذه النوعية من انظمة توليد القوى تنطلق الطاقة بانشطار نواة ثقيلة ) اساسا النظائر المشعة لليورانيوم ( radioactive isotope uranium 235 ) ٢٣٥تأخذ صورة ح اررة تستخدم لانتاج بخار يدير تربينات فتتحول الطاقة

الميكانيكية الى طاقة كهربائية بالمولدات٠

* -فى أواخر الثلاثينات من هذا القرن قام العالم الالمانى الفيزيائى Hans A. Betheبانشطار نواة الهيدروجين لانتاج الديوتريم Deuteriumلتحرير الطاقة ،ومنذ هذا الوقت عكف العلماء على تسخير هذه التفاعلات الح اررية النووية لانتاج الطاقة عمليا ، تركزت احتكارهم فى استخدام مجالات مغنطيسية وقوى كهروماغناطيسية فى مجالات البلازما ،وتحديد الغاز الساخن لتشكيل الالكترونات غير المرتبطة وغير المحدودة ،والايونات ،والذرات المتعادلة ،والجزيئات ٠ * -البلازما هى الحالة الوحيدة للمادة التى يمكن من خلالها احداث التفاعلات النووية الح اررية والتغذية لتوليد قدر مناسب للاستخدام من الطاقة الح اررية ،والصعوبة فى المحافظة على البلازما بدرجة كافية لفترة طويلة ،ورغما ان العلماء قد حققوا تقدما ملموسا فى بناء مفاعلات نووية قادرة على هذه الاستخدامات لم تتطور هذه الاجهزة من هذه النوعية للتطبيقات التجارية ٠

شكل ): (١

سابعا :الوقود الحيوى Biofuels and Biomass :

الوقود الحيوى عبارة عن وقود ناتج من مواد عضوية يتم انتاجها من كائنات حية ،على النقيض مع الوقود الحفرى Fossil fuelsمثل الفحم والبترول والغاز الطبيعى والتى تنتج من نباتات وكائنات حية ماتت وتحللت منذ زمن بعيد ،والوقود الحيوى يشمل وقود صلب او سائل او غازى ينتج اما مباشرة من النباتات او غير مباشر من مخلفات عضوية صناعية او تجارية او محلية او زراعية٠ وأساسا ،حرق الوقود الحيوى يضيف اقل كربون الى البيئة بالمقارنة بالوقود والحفرى لان ذرات الكربون المنطلق من حرق الوقود الحيوى موجودة اصلا كجزء من دورة الكربون الحديثة ، The modern carbon cycleوعلى جانب آخر فان حرق الوقود الحفرى يضيف دائما كربون زيادة لان الكربون الموجود فى الوقود الحفرى يأتى من مصدر الحريق والذى لا يكون جزء من دورة الكربون الحديثة ٠ ويعتبر ثانى اكسيد الكربون هو اهم غاز فى الصوبة الزراعية معتقدا انه يساهم فى ظاهرة الاحتباس الحرارى ، Global warning ويرى الكثيرون ان الوقود الحيوى احد الطرق لتقليل كمية غاز ثانى اكسيد الكربون المضاف الى البيئة ،والنباتات التى تستخدم لانتاج الوقود الحيوى تستهلك نفس كمية ثانى اكسيد الكربون المستخدم فى النمو وتنطلق بحرق الوقود الحيوى المصنع من تلك المحاصيل ٠ وينتج الوقود الحيوى وتستخدم فى نفس البلد وبذلك فهى طريقة للاستقلال وتقليل الاعتماد على المصادر الاجنبية للزيوت والوقود الأخرى ،لتأمين الطاقة مع تعزيز boostودعم اقتصاديات الزراعة والصناعة ٠والوقود الحيوى نوع من مصادر الطاقة المتجددة عكس الوقود الحفرى والذى لا يمكن نموة او تكوينة ،والتجمع الشجرى فى مساحة فدان واحد من الاراضى الزراعية يمتص ٤٥٠كيلو جرام من غاز ثانى اكسيد الكربون ويطلق ٢٥٠كيلو جرام من الاكسجين فى الساعة ٠ انواع او انماط الوقود الحيوى Types of bio fuels :

يصنع الوقود الحيوى اساسا من النباتات والمواد المشعة النباتية والمعروفة بالكتلة الحيوية ، Biomassوتاتى الطاقة فى الكتلة الحيوية من الشمس خلال عملية التمثيل الضوئى photosynthesisوهى العملية التى تستخدم ضوء الشمس لتحويل ثانى اكسيد الكربون والماء الى سكريات ،وهذه النباتات تستخدم السكريات لتكوين الكربوهيدرات والسليلوز والتى تتحول اخي ار الى وقود ٠

هناك ثلاث طرق لتطوير الوقود الحيوى :

- ١٠ -

-١حرق المخلفات العضوية الجافة ) المخلفات المنزلية ، household refuseالمخلفات الزراعية والصناعية والقش والخشب

(٠

-٢طاقة خشب اشجار الغابات ) energy forestryينتج اشجار مميزة سريعة النمو لانتاج الخشب والذى يمكن حرقة كوقود(

٠

-٣تخمر المخلفات الرطبة ) مثل روث الحيوان ( فى غياب الاكسجين لانتاج ) biogasيحتوى حتى % ٦٠ميثان( او تخمر سكر القصب او الذرة لانتاج الكحولات والاسترات٠ السليلوز والكربوهيدرات المهضومة جزئيا فى صورة فضلات وروث الحيوان هو مصدر الوقود الرئيسى فى بعض الدول النامية سواء بحرقة فى صورة جافة أو عملية انتاج biogasمنه ٠ ويبقى وقود الخشب fire woodمصدر طاقة فى كثير من البلدان وغالبا يكون فى صورة فحم وفى البلاد الصناعية ،يعامل الكتلة الحيوية biogasغالبا للتحول الى وقود سائل يمكن استخدامه للمحركات ،والوقود السائل الرئيسى هو الايثانول ) يسمى الايثانول

الحيوى ايضا ( ،الديزل الحيوى ٠ biodiesel

لانتاج الايثانول ،يحول الكربوهيدرات فى الكتلة الحيوية biomassالى سكريات والتى تتخمر والكحول الناتج يمكن حرقه كوقود مباشرة او يضاف الى جازولين gasolineليكون gasoholوتعتبر المحاصيل النشوية مثل الذرة وقصب السكر الغنية فى الكربوهيدرات من المصادر الشائعة للايثانول ،والمصادر النباتية الاخرى مثل القمح والأرز والسورجم وعباد الشمس والبطاطا وبنجر السكر لانتاج الوقود الحيوى ،ومازالت معاملات معقدة يتم دراستها لتحويل السليلوز الى ايثانول وتسمح باستخدام اشجار سريعة النمو ، fast-growing treesورقائق الخشب wood chipsاو محاصيل مثل الحشائش السوطية ٠ switch grass يصنع البيوديزل اساسا من زيوت النباتات مرتبط بالكحولات لانتاج الاسترات ،وهذه الاسترات تحرق كوقود ٠بالاضافة الى الزيوت النباتية من فول الصويا وبذور اللفت او الشلجم او زيت النخيل فان البيوديزول ممكن تصنيعة من زيوت التحمير المستعملة والدهن الحيوانى والزيوت الناتجة من انواع من الطحالب ٠ microalgae ومن الممكن يتحول biomassالى Bio – Oilوتسخن الكتلة الحيوية biomassللمادة النباتية مثل نشارة الخشب او بقايا سكر القصب الى درجة ح اررة °٥٠٠ - ٤٠٠م ) °٩٣٢-٧٥٢ف( فى جو خال من الاكسجين لمدة اقل من ثانيتين ) عدد ٢ثانية ( )عملية تسمى (pyrolysisوينتج سائل بنى غامق ممكن حرقة كوقود فى غلايات تولد كهرباء وقد تكون هناك استخدامات اخرى مستقبلا ٠ تطور تكنولوجيا جديدة بالتعاون بين معهد ابحاث التكنولوجيا الحديثة والابتكارات للأ راضى RTEوشركة هوندا لانتاج الايثانول من

الكتلة الحيوية السليلوزية :

RITE and Honda jointly develop new technology to produce ethanol from cellulosic biomass فى ١٤سبتمر ٢٠٠٦بطوكيو ،اعلن تعاون بحثى مشترك بين Research Institute of Innovative Technology for the Earth (RITE) and Honda R& D Co., Ltd., the Honda motor Co., Ltd. Soft – biomass مسئول مالى للبحث والتنمية والتطوير فى تكنولوجيا انتاج الايثانول من انسجة الكتلة الحيوية مصدر متجدد من مواد نباتية ٠ينطلق ثانى اكسيد الكربون ) (Co2من حرق الايثانول الحيوى ويتزن مع ثانى اكسيد الكربون الذى يستهلكة النباتات خلال عمليات التمثيل الكلوروفيللى الضوئى فلايزيد المحتوى الكلى لكمية ثانى اكسيد الكربون فى الهواء الجوى ،وما يلفت النظر اعتبار الايثانول الحيوى وقود كربونى متعادل ومصدر طاقة فعال كأجراء وقائى Counter measureللاحتباس الحرارى Global –warmingويواجه انتاج الايثانول محددات انتاجية حيث ينتج اساسا من السكر والنشا ) من قصب السكر والذرة ( وتستخدما ايضا فى الغذاء الآدمى ،وخلال البحث المشترك المعلن بين RITEوشركة هوندا تم وضع اساس تكنولوجيا حديثة لانتاج وقود الايثانول من السليلوز والهيمى سليلوز الموجودان فى انسجة الكتلة الحيوية والتى تشمل الاوراق غير الصالحة للأكل وسيقان النباتات مثل قش الأرز وحتى الان مثل هذه الكتلة الحيوية تمثل التحدى الكبير فى التحويل الى الايثانول ،وهذه العملية الجديدة تمثل خطوة كبرى للتقدم فى المجال التطبيقى للكتل الحيوية كمصدر وقود ،وهذا المجال فى عملية The RITE-Hondaتعتبر تكامل التكنولوجيا الحيوية المعقدة RITEمع التكنولوجيا الهندسية لشركة هوندا تمهد السبيل Paves the wayلانتاج الايثانول الحيوى من السليلوز والهيمى سليلوز بكفاءة وزيادة معنوية فى انتاج الوقود ،وهذه العملية تتكون من الخطوات التالية :

-١معاملة أولية لفصل السليلوز من الكتلة الحيوية ٠ Soft-biomass -٢تكسير السليلوز والهيمى سليلوز ٠ Saccharification -٣تحويل السكر الى ايثانول باستخدام الكائنات الدقيقة ٠

-٤تكرير الايثانول ٠ Refinement

اساس خلال عملية فصل السليلوز والهيمى سليلوز من

تتكون

التى

و

المصاحبة

التخمير

ائق

وبتواصل التكنولوجيا تسمح بمثبطات وعو

انسجة الكتلة الحيوية soft-biomassلتتداخل مع فعل وآداء الكائنات الدقيقة والتى تحول السكر الى كحول والتى تؤدى الى انخفاض حاد فى انتاج الايثانول ،وحتى الآن لا يوجد حل مناسب لهذه العقبة الكبرى obstacleومازال معهد RITEفى البحث عن حلول عوائق الانتاج وقد توصل الى طريقة خاصة به تزيد من كفاءة الانتاج العالى من الايثانول باستخدام الكائنات الدقيقة ٠

- ١١ -

وقد تم تطوير عملية The RITE-Honda processبنجاح وبكفاءة فى تقليل التأثير الضار والسئ لمثبطات التخمير ،وقد استخدم سلالة RITE strainمن الكائنات الدقيقة التى تحول السكر الى كحول مع تطبيق التكنولوجيا الهندسية لشركة هوندا لزيادة مقدرة وكفاءة عملية التحويل للكحول معنويا مقارنة بالعمليات المعتادة فى تحويل السليلوز الى ايثانول حيوى ٠ وعملية The RITE-Honda processتطورت لزيادة انتاج الايثانول الحيوى معنويا والتوسع فى استخدام الكتلة الحيوية بجهود عديدة كخطوة كبرى للتقدم لادراك مجتمع لدية وفرة مستدامة من الطاقة An energy sustainability societyوهذه العملية الجديدة تدفع مزيد من البحث Pursure researchللانتاج الكمى الكبير ويشمل تطور الانظمة لتتكامل العمليات الاربع التى تعمل كل منها مستقلة عن الأخرى الى تدفق مستمر خلال عملية واحدة واعادة استخدام الطاقة للمحافظة على ثبات الطاقة وتقليل التكاليف ،وايضا تشمل الانجازات فى هذه الطريقة الجديدة استخدام تكرير حيوى للانتاج bio-refineryليس فقط للايثانول بل منتجات صناعية commoditiesتشمل مواد ذاتية الحركة ) سيارات ( من الكتلة الحيوية ،كما ان هذه الطريقة الجديدة تساهم فى منع الاحتباس الحرارى خلال المزيد من خفض انبعاثات ثانى اكسيد الكربون ٠

شكل ) :( ٢

)(Alcohol Conversion

Ethanol

Distilation

Purification

)(Saccharification

Cellulose

Microorgansim

Sugar

Enzyme

)(Separation

Process Image

High temp.

Biomass High Pres.

Fermentation

inhibitor

In conventional processes.

Fermentation inhibitors interfered

Microorganisms convert sugar into

Alcohol.

ثامنا :مصادر أخرى للطاقة المتجددة :

أولا طاقة الهيدروجين :

بدأ العلماء فى التفكير عن مصادر متجددة للطاقة بعد الاعتماد الرئيسى على البترول كمصدر رئيسى للطاقة ،ومن خلال الاحصائيات التالية يتحقق صورة الفكر الحالى من مصادر الطاقة المتجددة ٠ استهلاك العالم من البترول ٨٥مليون برميل يوميا ،تستهلك الولايات المتحدة ٢٥مليون برميل يوميا وهى تنتج نصف ماتحتاجه ويبلغ استهلاكها ربع انتاج العالم وتستهلكها فى قطاع النقل ام الانشطة الاخرى كالصناعة وتوليد الكهرباء فلها

مصادرها من الفحم والطاقة النووية ٠

نصيب المواطن الامريكى من الكهرباء ١٦الف كيلو وات سنويا ٠نصيب المواطن المصرى من الكهرباء ١٠٠٠كيلو وات سنويا ٠ نصيب المواطن الهندى من الكهرباء ٣٠٠كيلو وات سنويا ٠ ثلث سكان العالم لا يحصلون على بترول ٠ حجم البترول فى الأرض ٢.٣مليار برميل استهلك نصفها فى ١٥٠سنة والنصف الباقى سيستهلك فى اقل من ٥٠عاما٠ ميزانية ضخمة خصصتها امريكا لبحوث استخدام الهيدروجين ،ومصادر الهيدروجين متعددة :البترول – الفحم – الماء –الرياح ٠ )المصدر :من محاضرة دكتور ابراهيم عبد الجليل رئيس جهاز شئون البيئة الاسبق فى نادى روتارى القاهرة بجاردن سيتى ( ٠ وبالنسبة الى طاقة الهيدروجين يقول الدكتور كامل الخطيب استاذ الهندسة الكيمائية بالمركز القومى للبحوث انها طاقة المستقبل نظيفة ورخيصة ولا تنبعث منها غاز ثانى اكسيد الكربون الذى يسبب الاحتباس الحرارى ،وهو وقود لا ينفذ والهيدروجين ابسط عنصر يتكون من بروتون واحد ويمثل اكثر من %٩٠من مكونات هذا الكون ،وهو غاز لا لون ولا طعم ولا رائحة له وغير سام ويتحد مع الاكسجين ليكون الماء ومع الكربونات مكونا مركبات مختلفة مثل الميثان وعند فصل مكونات الماء الى هيدروجين وأوكسجين نستخدم الهيدروجين لشحن خلية وقود وهو نطلق عليه البطارية الهيدروجينية التى عند استخدامها يرتبط الهيدورجين بأوكسجين الجو فينتج طاقة كهربائية ،وماء الهيدروجين مصدر حامل للطاقة مثله مثل الكهرباء ويحتاج لمصدر آخر للطاقة لانتاجه باستخدام الفصل الحرارى او الطاقة الشمسية وقد استخدمته وكالة ناسا الأمريكية للفضاء منذ سنوات كوقود لرفع سفن الفضاء حيث تقوم خلايا الوقود الهيدروجينى بتشغيل النظام الكهربى للسفينة فينتج ناتج واحد فقط هو الماء النقى الذى يستخدمه رواد الفضاء للشرب ٠كما ان هناك انتاج سيارة تسير بخلايا الوقود من الهيدروجين وعمرها الافتراضى اطول لان نظام خلايا الوقود غير معرض للتلف٠

- ١٢ -

وفى اطار الاتجاه العالمى لايجاد بدائل للطاقة التقليدية وحتى تقترب من النفاذ نجح الدكتور احمد عبد المنعم عبد الحميد بمركز التميز العلمى بالمركز القومى للبحوث فى استحداث اقطاب كهربائية ذات ابعاد نانومترية يمكن استخدامها لأول مرة على مستوى العالم فى عملية التحليل الكهربائى لمياه البحر بدلا من المياه العذبة لانتاج وقود الهيدروجين النظيف دون اى ابنعاث لغاز الكلور الضار بالبيئة حيث ان الهيدروجين المستخدم صناعيا حاليا يتم انتاجه بطريقة التكسير الحرارى الضارة بيئيا ،وان الاقطاب الكهربائية المستخدمة فى الطريقة الجديدة يمكن ان تستخدم فى تطبيقات صناعية اخرى مثل معالجة مياه الصرف الصناعى العضوى واستخلاص بعض المعادن

النادرة من املاحها وتعقيم مياه الشرب ٠

ثانيا :الصرف الصحى :

انتاج الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية او الرياح او المياه ليس بجديد ،وانما الجديد ما قامت به روسيا من تشغيل محظة لتوليد الكهرباء باستخدام الغاز الناتج عن مخلفات الصرف الصحى ٠ المسئولون فى بلدية موسكو حيث تقع المحطة يؤكدون ان اهميتها ليست فقط فى انتاج الكهرباء ولكن ايضا فى التخلص من التلوث البيئى الناتج عن مخلفات الصرف الصحى ،هذا فضلا عن ان الوقود المنتج يطلق كميات اقل من غاز ثانى اكسيد الكربون تصل الى %٣٥فقط مما ينتج من الوقود التقليدى ،يذكر ان روسيا تعد من الدول الرائدة فى البحث عن مصادر طاقة بديلة ،حيث وافق البرلمان الروسى فى وقت سابق على مساهمة روسيا فى جهود انشاء مفاعل دولى حرارى نووى بهدف ايجاد الطاقة المطلوبة دون

الاعتماد على البترول ٠

مناقشة او مناظرة الكالورى مقابل الوحدة الحرارية البريطانيةCalories vs. BTU`S Depate :

* -الكيلو كالورى ) ٤.١٨٧جول ( = ٣.٩٦٩الوحدة الح اررية البريطانية ٠ *- One kilocalorie (4.187 Joules) = 3.969 British Thermal Unit (BTU).

*- One Bushel of corn weighs, on everage 25 kilo grams. Which translates into 112.500 food – calories.

* -البوشل ذرة ) بالوزن ( = ٢٥كيلو جرام = ١١٢.٥كالورى ٠ * -البوشل ذرة تنتج ٢.٥جالون ايثانول = ٧٥.٢٩٩ايثانول كالورى مع صافى فقد قدرة ) %٢٥كفاءة ( ٠ * -اذا استخدم ٢.٥جالون ايثانول كوقود حفرى معدل او بديل fossil fuel extender or replacerينتج طاقة ح اررية thermal BTU ٤٢.٦٦٧ = energyمع فقد اضافى قدره اكبر من %٥٠كفاءة ٠ * -الطاقة الصافية لتحويل كالورى الغذاء الكلى الى لحم ولبن او بيض فى مدى %٤٠-٣٥من الطاقة الكلية الكالورى المستهلكة٠ * -الفقد فى الطاقة عند تحويل طاقة الغذاء من الذرة الى وقود حيوى فى صورة ايثانول قدرت BTU ٤٣.٢٣٥لكل جالون ايثانول

منتج ٠

* -الطاقة الصافية فى تحويل كالورى الغذاء الى BTUفى حدود %١٧-١٥من الطاقة الكلية المستخدمة ٠

الاستنتاج :

يعتبر تحويل طاقة الغذاء من الذرة الى ايثانول او استخدام الزيوت النباتية كديزل حيوى biodieselاستخدام مدمر للمصادر الطبيعية عالميا ٠ولمواجهة الزيادة السكانية العالمية مع النقص الغذائى فان تحويل المحاصيل الزراعية الصالحة للاستهلاك الآدمى والحيوانى الى وقود حيوى مستخدم تكنولوجيات متعاقبة ومتطورة يحتاج الى اعادة نظر حتى لا يزيد الوضع العالمى سوءا aggravateويزيد الجوع فى العالم خاصة فى البلاد النامية وتحت النامية او المتخلفة ٠

- ١٣ -

انتاج الطاقة فى جمهورية مصر العربية

تمهيد :

من المعلوم ان %٩٩من كتلة الكرة الأرضية عبارة عن ح اررة تتجاوز الالف درجة مئوية وهذا يعنى ان ح اررة باطن الأرض مخزن للطاقة لم يستغل بعد وهذه طاقة متجدده مستدامة نظيفة والدراسات تؤكد ان درجة ح اررة باطن الأرض بلغ معدلات عالية للغاية فى الثلاثة كيلومترات الأولى القريبة من سطح الأرض وتعتبر مصدر هائل للطاقة ،ويحتاج الأمر الى تطوير تقينات جديدة لاستثمار هذا النوع من الطاقة ،وقد اتجهت الدول الكبرى الى انتاج الطاقة من المحاصيل الغذائية فقد استخدم خمس محصول الذرة الامريكى حتى الآن لانتاج اربعة مليارات جالون من الايثانول على ان تتم مضاعفة الرقم مرتين بحلول عام ٢٠١٢وهناك خطط للوصول الى انتاج ٣٥مليار جالون ايثانول خلال عقد واحد من الآن ٠وهذا يعنى سلبيات كبيرة تهدد ٦.٣مليار نسمة يعتمدون على زراعة %١١من سطح الأرض وتؤدى الى مجاعة مع احتمالات كبيرة لتآكل الأرض الصالحة للزراعة وتوالى كوارث ترتبط بالاحوال المناخية ٠وقد صدر مؤخ ار دراسة اكاديمية متخصصة فى الولايات المتحدة تشير الى ان الايثانول يستهلك %٢٩زيادة طاقة عما ينتج ٠ وبدراسة معدلات احتياجات الطاقة فى جمهورية مصر العربية فقد أعلن الدكتور حسن يونس وزير الكهرباء والطاقة ان احتياجات الطاقة بلغ ١٩.٨الف ميجاوات خلال عام ٢٠٠٧وهذه الكمية من الطاقة تطلق ٢٥مليار طن ثانى اكسيد الكربون ومن المتوقع ان يزداد الى ٥٤الف ميجاوات خلال عام ٢٠٢٧وهذا معناة ان مصر تحتاج لاضافة ١٥٠٠ميجاوات سنويا للشبكة وفقا للخطط الموضوعة لذلك وانه من المخطط انتاج %٢٠من الطاقة المنتجة حتى عام ٢٠٢٠من الطاقة المتجددة شاملة الطاقة المائية بنسبة %٨والرياح بنسة %١٢والطاقة الشمسية والتى يجرى حاليا انشاء اول محطة مصرية منها بالكريمات بقدرة ١٤٠ميجاوات لتكون رابع

محطة على مستوى العالم ٠

كما اوضح المهندس انس ساويرس رئيس جمعية رجال الاعمال المصرية الاسكندنافيه فى مؤتمر مستقبل صناعة طاقة الرياح فى مصر والعالم انه بحث مع عدد من الشركات الاسكندنافيه المتخصصة فى انتاج توبينات ومحطات طاقة الرياح اقتصاديات الانتاج والانشاء فى مصر واماكنات مشاركة لشركات المصرية فى التصنيع لبعض الاجزاء اهمها شفرات المراوح والمولدات واجزاء من النظام الهيدروليكى والكابلات والتحكيم وتصنيع الابراج واوضح ان تكلفة انتاج طاقة الرياح حاليا تتراوح بين ٦٥ ، ٤٠دولار لكل ميجاوات وهى تقريبا نفس التكلفة الحالية من البترول علما بأن بعض المناطق فى مصر تتمتع بسرعة رياح تتراوح بين ١٥ ، ١٠متر فى الثانية

وهى واحدة من اعلى السرعات فى العالم .

كما اوضح الدكتور ايمن مبارك نائب رئيس الجمعية ان خطط مصر للوصول الى انتاج ٥٠٠ميجاوات سنويا من طاقة الرياح تعطى فرصة كبيرة لمشروعات مشتركة متعددة وان الانتاج العالمى فى طاقة الرياح سيصل الى ١٧٠جيجا وات سنويا عام ٢٠١٠مقابل ٩٣

جيجا وات عام ٠ ٢٠٠٨

ويقول دكتور ضياء الدين القوصى خبير فى الرى والزراعة ان العالم يتجه الى مصادر بديلة نطيفة وآمنة للطاقة وقد ذكرت مستشارة المانيا احداها بأن بلادها تتجه الى انتاج %٢٠من احتياجاتها خلال المرحلة المقبلة من الطاقة الشمسية وان احد مناجم هذه الطاقة الرئيسية هو منطقة الشرق الأوسط وتصديرها الى جميع انحاء القارة الأوروبية ،وهذا اتجاه وتخطيط سليم حيث يقاس تقدم الامم الآن

بمعدل استهلاك الانسان للكهرباء والطاقة٠

تحسين أمن الطاقة :

أولا :أسعار البترول والغاز الطبيعى عالميا :

شهدت الاسواق العالمية للزيت الخام والغاز الطبيعى زيادة غير مسبوقة ليقترب اسعار الزيت الخام تدريجيا من ١٠٠دولار /برميل بنهاية عام ٢٠٠٧بينما زادت اسعار الغاز الطبيعى وشهدت قفزات كبيرة لتصل الى ١٠دولار /مليون وحدة ح اررية بريطانية بنهاية عام ٢٠٠٧وذلك فى أوروبا بينما استقرت حول ٧.٥دولار /مليون وحدة ح اررية بريطانية فى السوق الامريكى مع الأخذ فى الاعتبار ان هذه المؤشرات خاصة بالشحنات الفورية وأن اسعار الغاز مازالت ترتبط بعقود طويلة الأجل ،وتميزت اسواق الغاز الطبيعى خلال عام ٢٠٠٧بعدم الاستقرار حيث تراوحت الاسعار فى اوروبا على سبيل المثال بين ٣.٥دولار الى ١١دولار /مليون وحدة ح اررية بريطانية ،ورغم زيادة اسعار الزيت الخام بشدة الا ان اسعار الغاز الطبيعى لم تزد بنفس القدر ،ورغم التطور الكبير الذى شهدته اسواق الغاز الطبيعى واسعاره وبداية تحول السوق لتقترب فى شكلها من سوق الزيت الخام حيث الشحنات الفورية Spot cargoes وتخفيض مدة العقود الا أن بنود التعاقد فى عقود تصدير الغاز لم تكن بالمرونة الكافية لاستيعاب التطور الكبير فى الاسواق العالمية للطاقة ومعظمها جامدة لا تسمح بالتغير ،ثم تقلبت الاسعار بعد ذلك للزيت الخام والغاز الطبيعى بين الانخفاض والارتفاع حتى يومنا

هذا ٠

ثانيا :اسعار الغاز الطبيعى فى جمهورية مصر العربية :

بدأ قطاع البترول المصرى جهود لاعادة التفاوض حول عقود التصدير ونجح القطاع فى تعديل عقود بيع وشراء الغاز الطبيعى لصالح الجانب المصرى وزيادة أسعار التصدير ومازالت هناك مراجعة دورية لباقى عقود تصدير الغاز وحتى الآن تحقق التعديلات التى تمت عائدات اضافية اجمالية لمصر لتصل الى حوالى ٢٣٠مليون دولار خلال عام ٢٠٠٨وتبلغ اجمالى العائدات الاضافية المتوقعة خلال الفترة المتبقية من التعاقد بحوالى ١٤مليار دولار ،ومن المتوقع ارتفاع متوسط سعر تصدير الغاز المسال المصرى ليصل الى حوالى ٦دولار /مليون وحدة ح اررية بريطانية خلال عام ٢٠٠٨فى حالة استمرار الاسعار العالمية عند مستوياتها الحالية ٠

احصائيات :

- ١٤ -