قطعت تقنيات الطاقة المتجددة شوطًا طويلًا في السنوات الأخيرة، مع ظهور حلول جديدة ومبتكرة باستمرار. في هذا المقال سنلقي نظرة على ثلاثة من أكثر تقنيات الطاقة المتجددة إثارة وابتكارًا والتي تعمل على تغيير طريقة توليد الطاقة واستخدامها.
أكثر 3 تقنيات مبتكرة في مجال الطاقة المتجددة:
1- الطاقة الشمسية
اكتسبت الطاقة الشمسية شعبية على مر السنين بسبب فوائدها العديدة. ويمكن القول بأن تطوير تكنولوجيا الخلايا الشمسية بدأ عندما أظهر الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريلار لأول مرة التأثير الكهروضوئي في عام 1839. وهو قدرة الخلية الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. إنه مصدر طاقة نظيف ومستدام؛ ما يقلل بشكل كبير من بصمتنا الكربونية. كما أنه يخفف من آثار تغير المناخ.
وقد لعبت الطاقة الشمسية دورًا مهمًا في انتقالنا إلى الطاقة المتجددة حتى الآن، ولا توجد مؤشرات على تباطؤها. وفيما يلي سنقدم بعض أفضل التقنيات المبتكرة في مجال الطاقة الشمسية:
– الألواح الشمسية العائمة
يشير مصطلح “الألواح الشمسية العائمة” إلى الألواح المركبة على منصات تطفو على المسطحات المائية مثل: البحيرات أو الخزانات أو المحيط. ويتم تركيب الألواح الشمسية على منصات ذات مرساة تصل إلى قاع البحيرة أو البحر. ويتم بعد ذلك نقل الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية إلى الشاطئ عبر كابلات تحت الماء.
إن مفهوم الألواح الشمسية العائمة ليس جديدًا فقد تم تركيب أول نظام شمسي عائم في عام 2007 بمدينة آيتشي اليابانية. منذ ذلك الحين اكتسبت التكنولوجيا قوة جذب كبيرة نظرًا لفوائدها العديدة.
وتتمثل إحدى الفوائد الأساسية للألواح الشمسية العائمة في أنها تشغل مساحة أقل على الأرض؛ لذلك على عكس الألواح الشمسية التقليدية فإنها لا تميل إلى تعطيل الرؤية. هذا مفيد أيضًا بشكل خاص في المناطق المكتظة بالسكان ذات الأراضي النادرة.
وهناك فائدة أخرى للخلايا الكهروضوئية القائمة على الماء وهي تقليل تبخر المياه من الخزانات. الدافع هو الحصول على طاقة متجددة وتجنب الهدر. لذا هذه فائدة كبيرة. ويمكن أن تكون الألواح المبردة بالماء أكثر كفاءة من الألواح الشمسية التقليدية؛ لأن درجات الحرارة الأكثر برودة يمكن أن تزيد من كفاءتها. كذلك تمثل الألواح الشمسية العائمة تقنية واعدة لديها القدرة على زيادة اعتماد الطاقة الشمسية بشكل كبير.
– خلايا بيروفسكايت الشمسية
هذه التقنية هي تقنية مبتكرة أخرى خاصة بمجال الطاقة الشمسية. إنها نوع من الخلايا الشمسية التي تستخدم مادة تسمى “بيروفسكايت”، وهي معدن له هيكل بلوري فريد. وقد تم اكتشاف تلك الخلايا الشمسية في عام 1839، وسميت على اسم عالم المعادن الروسي “ليف بيروفسكي”.
واكتسبت خلايا البيروفسكايت الشمسية اهتمامًا وشعبية كبيرة في السنوات الأخيرة؛ بسبب قدرتها على الكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة مقارنة بخلايا السيليكون الشمسية التقليدية.
لقد حققت الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من البيروفسكايت بالفعل كفاءة تصل إلى 25% ولديها القدرة على تحقيق نتائج أعلى من ذلك بكثير، وهذه قفزة عملاقة بالنظر إلى أنها كانت بكفاءة تبلغ حوالي 3% فقط في عام 2009. كما أنها قابلة للمقارنة بالفعل أو حتى أعلى من الطاقة الشمسية السيليكونية التقليدية الخلايا.
بالإضافة إلى ذلك يمكن تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية باستخدام عمليات بسيطة وغير مكلفة؛ ما قد يؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنتاج واعتماد أوسع للطاقة الشمسية. وهي تتميز أيضًا بخفة وزنها ومرونتها، وذلك يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة والقابلة للارتداء. ويمكن أيضًا جعلها شبه شفافة، واستخدامها في النوافذ ومواد البناء الأخرى.
– نوافذ شمسية
أخيرًا لدينا النوافذ الشمسية. تخيل أن كل نافذة في منزلك مصممة لتزويدك بالكهرباء. أتاح ابتكار هذه الفكرة لأصحاب المنازل طريقة سهلة وفعالة لتزويد أنفسهم بالطاقة.
تدمج النوافذ الشمسية الخلايا الكهروضوئية في زجاج النافذة؛ ما يحوّل ضوء الشمس إلى كهرباء. ويمكن أن تكون الخلايا الكهروضوئية شفافة أو شبه شفافة، وذلك يسمح لأشعة الشمس بالمرور أثناء توليد الكهرباء.
اقرأ أيضًا:
“Humongous” بطارية قد تغير مصير الطاقة المتجددة في أستراليا
2- طاقة الرياح
طاقة الرياح هي شكل من أشكال الطاقة المتجددة التي حظيت باهتمام كبير مؤخرًا كحل محتمل لمتطلباتنا المتزايدة من الطاقة. وعلى عكس الوقود الأحفوري تسخّر طاقة الرياح الطاقة الطبيعية للرياح لتوليد الكهرباء دون إنتاج انبعاثات ضارة.
تعمل هذه التقنية المبتكرة باستخدام توربينات الرياح لتحويل طاقة الرياح الحركية إلى طاقة ميكانيكية ثم يتم تحويلها إلى كهرباء. وتتكون توربينات الرياح من شفرات مثبتة على الدوار، والتي تدور عندما تهب الرياح. يتم توصيل الدوار بعمود متصل بمولد ينتج الكهرباء.
وتشمل أهم 3 تطورات في طاقة الرياح:
– توربينات الرياح ذات المحور الرأسي
على عكس توربينات الرياح التقليدية ذات المحور الأفقي المستخدمة لعدة عقود تتمتع توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) بتصميم فريد يتيح لها التقاط طاقة الرياح من أي اتجاه. ويتم وضع شفرات VAWTs عموديًا وتدور حول محور مركزي؛ ما يجعلها مثالية للاستخدام في المناطق الحضرية والمواقع الأخرى؛ حيث لا يمكن التنبؤ باتجاه الرياح.
وتستمر فوائد VAWTs إلى ما بعد ذلك. فنظرًا لتصميمها المضغوط يمكن تثبيت VAWT في أماكن مختلفة، بما في ذلك: المنازل السكنية والمباني التجارية، وذلك يجعلها خيارًا لتوليد الطاقة اللامركزية. بالإضافة إلى ذلك تعد VAWTs بشكل عام أكثر هدوءًا من نظيراتها ذات المحور الأفقي؛ لذلك هي أفضل للبيئات الحساسة للضوضاء.
ويعد الشيء الأكثر إثارة في VAWTs هو أنها لا تزال تقنية جديدة نسبيًا؛ ما يعني أنه لا يزال هناك مجال كبير للابتكار والتحسين. حاليًا يستكشف الباحثون مواد وتصميمات جديدة يمكن أن تجعلها أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، ويمهد الطريق لمستقبل تكون فيه الطاقة المتجددة متاحة للجميع.
– توربينات الرياح البحرية
هناك ابتكار آخر في مجال الطاقة المتجددة هو توربينات الرياح البحرية. تقع هذه التوربينات في المسطحات المائية، مثل المحيطات أو البحيرات الكبيرة؛ حيث يمكن تسخير رياح متسقة لتوليد الكهرباء.
وقد وجد الباحثون مؤخرًا أن التوربينات البحرية الكبيرة ومشاريع محطات الطاقة يمكن أن تقلل متوسط التكلفة الإجمالية للعمر لكل ميجا وات في الساعة بأكثر من 23% مقارنة بمتوسط محطة طاقة الرياح البحرية ذات القاع الثابت.
وتتمثل إحدى المزايا الرئيسية لتوربينات الرياح البحرية في قدرتها على الاستفادة من رياح أقوى وأكثر اتساقًا تهب بالقرب من الشاطئ. بالإضافة إلى ذلك تكون التوربينات البحرية بعيدة بما يكفي عن الشاطئ لتقليل التأثيرات المرئية والضوضاء في المجتمعات البشرية المحلية.
وتعد الميزة الأكثر أهمية هي أن لديها أيضًا القدرة على توليد كمية كبيرة من الطاقة؛ إذ قد ينتج توربين بحري واحد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل آلاف المنازل، ويمكن لمزارع الرياح بأكملها أن تولد طاقة كافية لتشغيل مدن بأكملها.
– طاقة الرياح المحمولة جوًا
ومن الابتكارات الحديثة الأخرى طاقة الرياح المحمولة جوًا، وهي تقنية طاقة متجددة تولد الكهرباء باستخدام توربينات الرياح المركبة على أجهزة الطيران. وتستغل هذه التقنية الرياح الأقوى والأكثر اتساقًا الموجودة على ارتفاعات عالية، والتي لا تستطيع توربينات الرياح التقليدية الوصول إليها.
وتستخدم أنظمة AWE الأجهزة المحمولة جوًا مثل: الطائرات الورقية أو الطائرات بدون طيار أو المناطيد؛ لالتقاط طاقة الرياح على ارتفاعات أعلى مع رياح أقوى وأكثر اتساقًا.
وتتمثل إحدى المزايا الرئيسية لـ AWE في أنه يمكن نشرها في المواقع التي تكون فيها توربينات الرياح التقليدية غير مجدية، كما هو الحال في المناطق ذات سرعة الرياح المنخفضة أو توافر الأرض المحدود. هذا يجعلها حلًا واعدًا لتوليد الطاقة اللامركزية، خاصة في المواقع البعيدة أو خارج الشبكة.
وهناك فائدة أخرى محتملة لـ AWE وهي أن لها تأثيرًا بيئيًا أقل من توربينات الرياح التقليدية. نظرًا لأن أنظمة AWE تستخدم مواد أقل ولها بصمة أصغر على الأرض فإنها يمكن أن تقلل من التأثير في النظم البيئية المحلية والحياة البرية.
اقرأ أيضًا:
3 صناعات تساعد في تعزيز الطاقة المتجددة والموارد المستدامة