أنواع الطاقة المتجددة المختلفة

يتم إنتاج الطاقة المتجددة، والمعروفة أيضًا باسم الطاقة النظيفة، من الموارد الطبيعية التي يتم توليدها وتجديدها بشكل أسرع من استهلاكها—مثل الشمس والماء والرياح. تنتج معظم مصادر الطاقة المتجددة انبعاثات كربونية صفرية والحد الأدنى من ملوثات الهواء. من ناحية أخرى، يعد الوقود الأحفوري (النفط والفحم والغاز الطبيعي) موارد محدودة ويطلق انبعاثات غازات الدفيئة الضارة (GHGs)، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان، عند حرقه. وهو يعتبر على نطاق واسع من الأسباب الرئيسية لتغير المناخ وتحديداً الاحتباس الحراري. 

يمكن أن يكون فهم أنواع مصادر الطاقة المتجددة المتاحة خطوة أساسية نحو تقليل بصمتك الكربونية وللمؤسسات ، مما يقلل من الآثار البيئية لعملياتك وسلسلة التوريد.

لقد تطورت الطاقة الشمسية لتصبح فعالة ومتعددة الاستخدامات ومرنة. ففي الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لتوليد الطاقة الشمسية: الطاقة الضوئية الجهدية (PV)، والتي تستخدم للتطبيقات على نطاق أصغر، والطاقة الشمسية الحرارية المركزة (CSP)، والتي تستخدم بشكل أساسي للتطبيقات على نطاق المرافق والصناعات.

تواجه منشآت توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الضوئية الجهدية (PV)، والتي تشمل الألواح الشمسية، مجموعة فريدة من التحديات بما في ذلك حركة السحب والطقس ومواقع الأشجار وغير ذلك من التحديات. وللمساعدة في التغلب على هذه التحديات، تسهم التطورات التكنولوجية في جعل الخلايا الشمسية أكثر مرونة (محتوى الرابط موجود خارج موقع ibm.com).، وأخف وزناً، وأسهل في التركيب، وأقل تكلفة في الإنتاج، وأكثر قوة من خلال الحاجة إلى مساحة أقل لجمع نفس الكمية (أو أكثر) من الضوء. 

اليوم، تُستخدم الطاقة الشمسية في مختلف الصناعات لمجموعة متنوعة من التطبيقات. قد تقوم المنازل والشركات بتركيب الألواح الشمسية على الأسطح لتوليد الكهرباء في الموقع. على نطاق أوسع، يمكن تركيب مزارع الطاقة الشمسية على الأراضي الشاغرة للتطبيقات الصناعية، مما يساعد على تقليل الإنفاق على الطاقة. تستخدم مراكز البيانات والمستشفيات والمرافق الحكومية وغيرها الطاقة الشمسية لتكملة احتياجات الطاقة.

تم بناء توربينات الرياح الحديثة في عام 1940 وتطورت التكنولوجيا بشكل مطرد وكبير منذ ذلك الحين. تتنوع توربينات الرياح اليوم من توربينات الرياح الصغيرة (منزل واحد أو شركة واحدة) إلى نطاق المرافق (مزارع الرياح البحرية). طاقة الرياح هي وسيلة فعالة من حيث التكلفة لدمج الطاقة النظيفة والمستدامة في إمدادات الطاقة. وعندما يتعلق الأمر بتأثيرات الحياة البرية، فإن مشاريع طاقة الرياح تحتل مرتبة أقل من أي مصدر آخر للطاقة. 

على الرغم من استخدامها لتوليد الكهرباء بشكل عام، إلا إن طاقة الرياح المحلية لا تزال تُستخدم أيضًا في طحن الحبوب وضخ المياه. إذ يُمكن لطاقة الرياح أيضًا توفير الطاقة لمحطات شحن السيارات الكهربائية.

في سبتمبر 2022، أعلن البيت الأبيض (الرابط موجود خارج ibm.com) عن مبادرة لتوسيع إنتاج طاقة الرياح البحرية في الولايات المتحدة بحلول عام 2035 باستخدام توربينات عائمة واسعة النطاق يمكن وضعها في المياه العميقة. هذا لديه القدرة على زيادة الطاقة الإنتاجية بأكثر من الضعف.

الماء هو المصدر الأكبر للطاقة المتجددة (الرابط موجود خارج موقع ibm.com). تعتمد الطاقة الكهرومائية على حركة المياه وهي أكبر مساهم في الكهرباء المتجددة في جميع أنحاء العالم. يستخدم الطاقة البحرية والمد والجزر ، وتدفق الأنهار والجداول والخزانات والسدود لنقل التوربينات التي تولد الكهرباء. 

وبعيداً عن توليد الكهرباء، تستفيد العديد من الصناعات من الطاقة الكهرومائية في عملياتها. على سبيل المثال، يستخدم التعدين المياه في المواقع النائية للمساعدة في عمليات الاستخراج، وقد تستخدم شركات تصنيع المنسوجات والمواد الكيميائية أنظمة الطاقة الكهرومائية في الموقع لتشغيل عمليات مثل الغسيل والتصنيع والصرف الصحي وغيرها.

قوة المد والجزر على وجه الخصوص لديها إمكانات غير مستغلة حتى الآن. يجري حالياً بحث وتطوير العديد من تقنيات طاقة المد والجزر بما في ذلك: 

• حواجز المد والجزر: يتم وضع السدود المزودة بتوربينات عند مدخل الخلجان أو مصبات الأنهار بحيث عندما يتم إطلاق المياه من خلالها تولد الطاقة.
• تيارات المد والجزر: تستفيد التوربينات المثبتة على عوامات أو في قاع المحيط من حركة تيارات المحيط.
• طاقة الأمواج: تُستخدم حركة الأمواج وضغطها لتوليد الطاقة؛ حيث تُعدّ مناطق المحيطات ذات تيارات الرياح القوية أفضل المناطق المهيئة لذلك.

وعلى الرغم من وفرة المياه كمورد طبيعي، إلا إنه يمكن أن يكون حساسًا للتغيرات البيئية. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤثر الرياح المتناقصة على عدد الأمواج وقوتها كما يمكن أن تقلل ظروف الجفاف من كمية المياه في الخزانات والجداول والأنهار.

تقوم أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية بتحويل الحرارة من داخل الأرض (في شكل بخار ساخن وبخار هيدروكربوني) إلى كهرباء، حيث تُستخدم الكهرباء المولدة من الطاقة الحرارية الجوفية في مختلف الصناعات. فعلى سبيل المثال، تُوفر الحرارة للدفيئات الزراعية وكذلك التدفئة والتبريد في عمليات التصنيع وتجهيز الأغذية، كما تُستخدم الطاقة الحرارية الجوفية لتدفئة وتبريد المباني التجارية، بما في ذلك المستشفيات والمدارس وغيرها. وتُستخدم المضخات الحرارية الجوفية (GHPs) للتطبيقات الأصغر حجمًا، مثل تشغيل المنازل. 

تتطلب كل من محطات الطاقة الحرارية الجوفية الكبيرة ومضخات الحرارة الجوفية (GHPs) مساحة صغيرة نسبيًا مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى. وبالإضافة إلى ذلك، يوفر التدفق الحراري الذي لا ينضب من باطن الأرض مصدرًا دائمًا للوقود القابل للتجدد باستمرار.

تستخدم الكتلة الحيوية المواد العضوية والمنتجات الثانوية لتوفير الحرارة المباشرة وتوليد الطاقة الكهربائية وإنتاج الوقود الحيوي، بما في ذلك وقود الديزل الحيوي والإيثانول، حيث يمكن استخدام الوقود الحيوي في المراجل الصناعية لتوليد البخار الذي يشغل العمليات، كما أن لديها القدرة على أن تحل محل الوقود الأحفوري في قطاع النقل. 

توفر الطاقة الحيوية توليد طاقة إجمالية أكثر اتساقًا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ولكنها تتسبب في انبعاث غازات الدفيئة منخفضة المستوى. وتلقي هذه الغازات بالإضافة إلى الآثار البيئية الإضافية بما في ذلك آثار استخدام مدافن النفايات، بظلال من الشك على مدى استدامة طاقة الكتلة الحيوية. 

وتتطلب الطاقة النووية معدن اليورانيوم النادر وغير المتجدد، ولكنها لا تزال تعتبر مصدراً منخفض الانبعاثات الكربونية للطاقة. الجيل القادم من محطات ومولدات الطاقة النووية أصغر حجماً وأكثر تنوعاً وكفاءة في استخدام الطاقة. يمكن للمفاعلات النمطية الصغيرة المتقدمة (SMRs) أن تتنوع في الحجم حسب الحاجة، ولها مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك توليد الطاقة وتحلية المياه والتدفئة وغيرها.

توفر الطاقة النووية والطاقة الكهرومائية معًا ثلاثة أرباع الطاقة منخفضة الكربون في العالم، ولكن بسبب المخاوف المتعلقة بالسلامة وتكاليف التشغيل، يتم تخفيض توليد الطاقة النووية في الاقتصادات المتقدمة. مع إجراء الحد الأدنى من الاستثمارات الجديدة، قد ينخفض توليد الطاقة النووية (الرابط موجود خارج ibm.com) بمقدار الثلثين بحلول عام 2040. 

يمكن أن يساعدك فهم مكان وكيفية توليد الطاقة على تحديد إستراتيجية الطاقة المتجددة الأكثر فعالية. تستخدم العديد من شبكات الطاقة مزيجًا من الطاقة المتجددة والوقود الأحفوري لتوفير إمدادات كهربائية مستقرة. تتصل الشبكات الصغيرة—وهي شبكات صغيرة ومستقلة—بالشبكة الرئيسية وتستخدم الطاقة المتجددة ومصادر الطاقة البديلة لتحقيق التوازن بين متطلبات التحميل. ونظرًا لأن الشبكات الصغيرة توفر الإمداد المحلي مع قدر أكبر من الاستقرار والمرونة للشبكة، فإنها تساعد على تقليل احتمالية انقطاع إمدادات الطاقة. 

مع إتاحة العديد من خيارات مصادر الطاقة المتجددة، أصبح بإمكان الأشخاص والمؤسسات اختيار الخيار الأمثل لتحقيق أهداف الاستدامة الخاصة بهم. ويمكن أن يستند اختيارهم إلى عامل توفير الراحة أو قلة التكلفة أو عوامل أخرى، سواء كان ذلك باستخدام نظام طاقة متجددة مخصص في الموقع، أو شبكة تستخدم أنواعًا مختلفة من مصادر الطاقة أو أسلوبًا هجينًا يجمع بين كلتا الطريقتين. 

في IBM، يأتي 64% من استهلاك الشركة للطاقة عبر العمليات العالمية من مصادر متجددة. ومن ذلك، يتم الحصول على 49% مباشرةً من موردي الطاقة المتجددة و15% مباشرة من الشبكة. يمكنك قراءة المزيد حول تأثير IBM هنا. 

تُعدّ التقنيات، بما فيها الذكاء الاصطناعي وتحليلات البيانات، أحد العناصر الأساسية في سبيل تحسين مزايا الطاقة المتجددة، إذ يمكنها المساعدة في تبسيط تقنيات الطاقة وأتمتتها، مثل إنشاء نماذج مخصصة للارتقاء بتحسين إمدادات الطاقة.

على سبيل المثال، توفر البيانات قيمة هائلة لشركات الطاقة والمرافق. وتُعدُّ الرؤى المتعلقة بأداء الأصول التشغيلية وسلامتها، بما في ذلك الرقمية، إلى جانب جداول الصيانة والإصلاح والاستبدال أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على تشغيل الطاقة. يمكن لدمج الذكاء الاصطناعي أن يحسِّن عمليات الطاقة ومرافق الخدمات بشكل أكبر مع رؤى جديدة تتعمق في الأسباب الأساسية للمشكلات بالإضافة إلى بناء إطار عمل تنبؤي للصيانة. اقرأ كيف تدير شركة Bruce Power مستقبلها الآن باستخدام منصة إدارة أصول المؤسسة الديناميكية (EAM) المصممة باستخدام IBM® Maximo® Application Suite.