تحقيق اقتصادي :دول العالم تتسابق للوصول إلى طاقة لا تنضب

18-08-2008, 11:33 AM

تحقيق اقتصادي

دول العالم تتسابق للوصول إلى طاقة لا تنضب

الخليج /

مع كل قفزة من قفزات أسعار النفط يظهر مجددا حديث تلو الآخر عن ضرورة اللجوء الى مصادر الطاقة المتجددة والبديلة في وقت انشغل فيه علماء وباحثون حول العالم في ابتكار وسائل تكاد تكون ثورية لبلوغ تلك الغاية طويلة الأمد، غير أن ثمار عملهم قد لا تظهر قبل مرور عقود .

و”لإبقاء العالم مقبولا مدى الحياة كما نحبه يتعين على البشرية اتمام سلسلة من التغييرات التقنية التي يقع خط نهايتها بعيدا خلف أي افق منظور” . . بهذه العبارة يبدأ العالم الأمريكي دبليو كيبس استاذ الفيزياء في جامعة (برينستون) الامريكية دراسة علمية حول وسائل الطاقة المتجددة نشرتها دورية (ساينتفيك اميريكان) العلمية الشهيرة .

ويعرض كيبس في دراسته افق الجهود العلمية الجارية على صعيد التوصل الى مصادر مبتكرة ومتجددة للطاقة عوضا عن المصادر الكربونية أو ما يعرف بالطاقة الاحفورية من نفط وغاز طبيعي .

وما يسلتزم قوله إن أي مصدر مهما كانت كفاءته من الطاقة لن يصلح لتعويض كامل للنفط على الأقل لقرن أو اكثر من الآن وإنما ينصب الامل والجهود على التخفيف من حدة اعتماد البشرية الكامل على الوقود الكربوني لتنويع المصادر من جهة والتخفيف من الاعباء الثقيلة التي تلقيها الوسائل الكربونية على كوكبنا .

ويبني العالم كيبس دراسته على جهود سابقة بذلها العالمان اتش سوكولو واس باكالا حول ما اصطلحا على تسميته (سباق التتابع متعدد الاجيال) والذي وضعا فيه استراتيجية تكفل الفوز في مرحلة الخمسين عاما الاولى من هذا السباق التاريخي اعتمادا على كبح انبعاثات ثنائي اوكسيد الكربون بعد قرن كامل من المنحى التسارعي المتصاعد .

ويتوقع كيبس ان تقود التقنيات الجديدة التي سيتطرق اليها هذا التحقيق الى نهاية المرحلة الاولى من السباق دون تعثر الاقتصاد العالمي، شريطة تطبيق تلك الاستراتيجية بحكمة وسرعة .

ومن الشروط الرئيسية لنجاح أي تقنيات جديدة للطاقة قيام المجتمعات بمزيد من الممارسات الخافضة لنسبة الكربون، لتشكيل ما يسمى بسبع ركائز يحتفظ كل منها بكمية 25 مليار طن من الكربون على الأرض بعيدا عن اطلاقها في الهواء . . في وقت يذهب فيه علماء آخرون الى حد القول “ان تحقيق هدف استقرار انبعاثات غازات الدفيئة يتطلب خلق 18 ركيزة بحلول عام 2056 وليس الركائز السبع التي بنى عليها سوكولو وباكالا استراتيجيتهما في نموذجهما الأكثر استشهادا به في المحافل العلمية الدولية” .

وفي حال نجاح خطة سباق التتابع متعدد الأجيال ونجاح علماء اليوم في إتمام المرحلة الاولى مع موعد إحالتهم الى التقاعد فإن الفوز في السباق لن يكون كاملا وستكون عصا التتابع سلمت الى جيل جديد بحلول 2056 حتى تنطلق المرحلة التالية .

أما الأكثر صعوبة من سباق خلق المصادر البديلة فهو سباق آخر مواز يستهدف خفض الانبعاثات الى النصف بحلول عام 2106 .

ويقول كيبس هنا ان الاستراتيجية السابقة والتي سماها الخطة (أ) لن تغني عن وضع خطة بديلة (ب) والتي تشمل التوصل الى مصدر أو أكثر من مصادر الطاقة البديلة بتقنيات جديدة قادرة على انتاج من 10 الى 30 (تيراواط) من الطاقة الكهربائية من دون إطلاق ولو طن واحد من ثنائي اكسيد الكربون .

ويكمن أبرز وأهم مصادر الطاقة البديلة والمتجددة التي تستعرضها دراسة كيبس في خيار ثوري وهو التوصل الى تقنية الاندماج النووي (نوكليير فيوجن) خلافا للتقنيات النووية الحالية التي تقوم على الانشطار النووي . . وهي تقنية تحاول التوصل على الأرض الى تفاعل لا يتم حتى الآن سوى في أعماق النجوم مثل الشمس .

ويعكف تجمع دولي يجمع الولايات المتحدة وروسيا والصين وكتلة الاتحاد الاوروبي وكندا وبلدانا أخرى على مشروع بحثي مشترك بتكلفة مبدئية تتجاوز العشرة مليارات دولار للتوصل الى تقنية الاندماج النووي التي توفر “وعدا بوقود لا ينضب بلا نفايات تقريبا” .

بيد أن ما يعوق المشروع بحسب العالم كيبس هو “مخاوف السياسيين من التكلفة الباهظة لهذا المشروع” .

وتقوم فكرة الانشطار النووي التقليدية على شطر نواة الذرة الى جزأين على أن يطلق فارق الكتلة بين الجزأين المشطورين الطاقة النووية وهي نفس فكرة الاندماج لكن معكوسة “ففارق الكتلة الذي يصدر عن اندماج عنصرين معا هو الذي يطلق الطاقة” .

ويحاول العلماء تسخير نفس القوة النووية الحرارية الشديدة التي تضطرم داخل الشمس وبقية النجوم لتمكين منشأة نووية تعمل بهذه التقنية التي لم تخلق بالكامل من إنتاج غيغاواط من الكهرباء من بضعة كيلوغرامات من الوقود النووي يوميا .

وتستمد المفاعلات الاندماجية وقودها المكون من نظائر الهيدروجين من مياه البحر وعنصر الليثيوم وهو من المعادن الشائعة في الأرض .

ولا ينتج المفاعل النووي الاندماجي أيا من غازات الدفيئة كما لن ينتج سوى كمية ضئيلة نسبيا من النفايات ذات المستوى الاشعاعي المنخفض والتي ستصبح بدورها عديمة الضرر بعد مضي قرن على استنفادها .

وتتميز هذه التقنية بأنه حتى في حال تدمير المفاعل وتسويته بالأرض مثلا نتيجة كارثة طبيعية أو هجوم حربي فإن مستوى الاشعاع لن يكون مضرا على بعد كيلومتر واحد من مقر المفاعل، بحيث لن يتطلب الامر في هذه الحالة اخلاء المنطقة المحيطة بالمنشأة كما حدث مع مفاعل (تشرنوبل) كما يقول العالم فاروق نجم ابادي خبير الاندماج النووي ومدير مركز ابحاث الطاقة في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في الدراسة السابقة نفسها .

ويرى ايدي بولوين المشرف على مفاعل الاندماج التجريبي الامريكي ان السنوات العشرين الماضية شهدت تحسنا كبيرا في اجهزة تسمى (توكاماك) وهي آلات هائلة تستخدم ملفات كهرومغناطيسية عملاقة لاحتواء (الوقود المؤين) عند تسخين البلازما النووية لأكثر من 100 مليون درجة مئوية، بما يبشر بنجاح ليس ببعيد لتقنية الاندماج النووي .

ويخلص الى القول “نعرف ان الاندماج سينجح، والسؤال هو اذا كان ذلك عمليا من الناحية الاقتصادية من حيث السرعة التي سيتطور بها الاندماج من الشكل التجريبي الى شكل يسمح بإنشاء مفاعلات تجارية كبيرة لإنتاج الكهرباء “فحتى لو طبق برنامج عاجل فسنحتاج الى ما بين 25 و30 عاما لتطوير تصميم كهذا” .

لكن القادة السياسيين يسيرون ببطء على طريق الاندماج السريع، فبعد 20 عاما من ظهور فكرة إنشاء مفاعل الاندماج الحراري الدولي التجريبي (آيتر) يقترب المقترح من صدور الموافقة النهائية عليه ومن المفترض الآن ان تبدأ اعمال التشييد في وقت لاحق من العام الجاري بتكلفة 10 مليارات دولار .

وفازت فرنسا في وقت سابق من هذا العام على اليابان في سباق حول حق استضافة المفاعل التجريبي (آيتر) الذي سيبدأ تشييده العام المقبل في جنوب شرقي فرنسا على ان يبدأ العمل فيه بحلول عام 2016 . ويعرب العالم نجم آبادي عن تفاؤله بناء على تجاربه في مفاعلات اندماج تجريبية وهو وضع تصميماً تجريبياً لمفاعل تجاري يمكنه نظريا إنتاج الف ميغاواط من الكهرباء بتكلفة خمسة سنتات من الدولار تقريبا لكل واط، وهو سعر منافس لأسعار المنشآت الحالية العاملة في النفط .

ومن بين التقنيات الثورية الأخرى التي يعكف العلماء على تطويرها ما يسمى بتوليد الكهرباء من رياح الارتفاعات العالية . . اعتمادا على حقيقة ان الرياح شديدة السرعة تتركز في تيارات قوية تسري على ارتفاعات عالية عن سطح الأرض .

ويقدر العلماء أن ثلثي مقدار طاقة الرياح الكلية على الكرة الأرضية يتركزان في طبقة (تروبوسفير) العليا فوق ما تطاله مزارع الرياح الحالية .

وتوضح دراسة كيبس أن طاقة الرياح تتغير تبعا للارتفاع وخط العرض والفصول السنوية كما تبين ان المكمن الرئيسي للطاقة يقع في (تيار نفاث) يسري على ارتفاع 10 آلاف متر (33 الف قدم) عن سطح الأرض بين درجتي عرض 20 و40 في نصف الكرة الشمالي .

وتولد طاقة الرياح في اجواء دول كالولايات المتحدة وأوروبا والصين واليابان من 5 حتى 10 آلاف واط لكل متر مربع، لذا خرج العلماء بتصاميم مبدئية لتوربينات طائرة قيد التطوير حاليا في ثلاث شركات امريكية وكندية اضافة الى سلاح الجو الامريكي .

وإحدى هذه الأفكار هو تصميم (اوتوكيروز) للشركة (سكاي وند باور) والذي يعتمد على شفرات مروحية تدور بشكل متعاكس لترتفع أكثر من 10 آلاف قدم ثم تتحول الى وضعية توليد الطاقة التي تنقلها الى الأرض عبر سلك كهربائي ثابت، رغم صعوبات ذلك من ناحية الملاحة الجوية .

أما ثالث الطاقات البديلة الثورية فهي توليد طاقة شمسية من الفضاء وتعتمد على قيام مجمع فضائي عملاق بتوليد الطاقة الشمسية في مدار حول الأرض وبثها الى الأرض عبر موجات ميكروية (صغرى) غير مرئية .

وتقوم الفكرة على تثبيت المجمع الفضائي في مدار متزامن مع دوران الأرض، غير أنه بعيد كفاية عن ظل الأرض والغلاف الجوي وفي موقع تكون فيه شدة سطوع الشمس اقوى بثماني مرات منه على الأرض . ويستطيع هوائي مقاوم (ريكتينا) ينتشر على مساحة كيلومترات مربعة عدة من مستوى الأرض استقبال الموجات الميكروية وتحويلها الى تيار كهربي بكفاءة 90 في المائة من إجمالي التوليد الفضائي، حتى عندما يكون الهوائي محجوبا بالغيوم التي لا تتأثر بها هذه الموجات .

وإلى جوار هذه التقنيات الواعدة والتي قد تستمر عقودا حتى نلمس فوائدها بأنفسنا يجري تطوير تقنيات أخرى منها تطوير خلايا شمسية بتقنيات النانو (الجسيمات متناهية الصغر) تكون قادرة على امتصاص الضوء بعشرة أضعاف الخلايا الحالية، كما يتم البحث في تطوير التقنيات الحالية لتوليد الكهرباء من طاقة الامواج والمد لزيادة كفاءتها من الطاقة .

18-08-2008, 11:33 AM	#1 (permalink)
الغواص مشرف منتدى الاستثمار في العملات تاريخ التّسجيل: May 2005 الإقامة: الامارات المشاركات: 2,151	تحقيق اقتصادي :دول العالم تتسابق للوصول إلى طاقة لا تنضب تحقيق اقتصادي دول العالم تتسابق للوصول إلى طاقة لا تنضب الخليج / مع كل قفزة من قفزات أسعار النفط يظهر مجددا حديث تلو الآخر عن ضرورة اللجوء الى مصادر الطاقة المتجددة والبديلة في وقت انشغل فيه علماء وباحثون حول العالم في ابتكار وسائل تكاد تكون ثورية لبلوغ تلك الغاية طويلة الأمد، غير أن ثمار عملهم قد لا تظهر قبل مرور عقود . و”لإبقاء العالم مقبولا مدى الحياة كما نحبه يتعين على البشرية اتمام سلسلة من التغييرات التقنية التي يقع خط نهايتها بعيدا خلف أي افق منظور” . . بهذه العبارة يبدأ العالم الأمريكي دبليو كيبس استاذ الفيزياء في جامعة (برينستون) الامريكية دراسة علمية حول وسائل الطاقة المتجددة نشرتها دورية (ساينتفيك اميريكان) العلمية الشهيرة . ويعرض كيبس في دراسته افق الجهود العلمية الجارية على صعيد التوصل الى مصادر مبتكرة ومتجددة للطاقة عوضا عن المصادر الكربونية أو ما يعرف بالطاقة الاحفورية من نفط وغاز طبيعي . وما يسلتزم قوله إن أي مصدر مهما كانت كفاءته من الطاقة لن يصلح لتعويض كامل للنفط على الأقل لقرن أو اكثر من الآن وإنما ينصب الامل والجهود على التخفيف من حدة اعتماد البشرية الكامل على الوقود الكربوني لتنويع المصادر من جهة والتخفيف من الاعباء الثقيلة التي تلقيها الوسائل الكربونية على كوكبنا . ويبني العالم كيبس دراسته على جهود سابقة بذلها العالمان اتش سوكولو واس باكالا حول ما اصطلحا على تسميته (سباق التتابع متعدد الاجيال) والذي وضعا فيه استراتيجية تكفل الفوز في مرحلة الخمسين عاما الاولى من هذا السباق التاريخي اعتمادا على كبح انبعاثات ثنائي اوكسيد الكربون بعد قرن كامل من المنحى التسارعي المتصاعد . ويتوقع كيبس ان تقود التقنيات الجديدة التي سيتطرق اليها هذا التحقيق الى نهاية المرحلة الاولى من السباق دون تعثر الاقتصاد العالمي، شريطة تطبيق تلك الاستراتيجية بحكمة وسرعة . ومن الشروط الرئيسية لنجاح أي تقنيات جديدة للطاقة قيام المجتمعات بمزيد من الممارسات الخافضة لنسبة الكربون، لتشكيل ما يسمى بسبع ركائز يحتفظ كل منها بكمية 25 مليار طن من الكربون على الأرض بعيدا عن اطلاقها في الهواء . . في وقت يذهب فيه علماء آخرون الى حد القول “ان تحقيق هدف استقرار انبعاثات غازات الدفيئة يتطلب خلق 18 ركيزة بحلول عام 2056 وليس الركائز السبع التي بنى عليها سوكولو وباكالا استراتيجيتهما في نموذجهما الأكثر استشهادا به في المحافل العلمية الدولية” . وفي حال نجاح خطة سباق التتابع متعدد الأجيال ونجاح علماء اليوم في إتمام المرحلة الاولى مع موعد إحالتهم الى التقاعد فإن الفوز في السباق لن يكون كاملا وستكون عصا التتابع سلمت الى جيل جديد بحلول 2056 حتى تنطلق المرحلة التالية . أما الأكثر صعوبة من سباق خلق المصادر البديلة فهو سباق آخر مواز يستهدف خفض الانبعاثات الى النصف بحلول عام 2106 . ويقول كيبس هنا ان الاستراتيجية السابقة والتي سماها الخطة (أ) لن تغني عن وضع خطة بديلة (ب) والتي تشمل التوصل الى مصدر أو أكثر من مصادر الطاقة البديلة بتقنيات جديدة قادرة على انتاج من 10 الى 30 (تيراواط) من الطاقة الكهربائية من دون إطلاق ولو طن واحد من ثنائي اكسيد الكربون . ويكمن أبرز وأهم مصادر الطاقة البديلة والمتجددة التي تستعرضها دراسة كيبس في خيار ثوري وهو التوصل الى تقنية الاندماج النووي (نوكليير فيوجن) خلافا للتقنيات النووية الحالية التي تقوم على الانشطار النووي . . وهي تقنية تحاول التوصل على الأرض الى تفاعل لا يتم حتى الآن سوى في أعماق النجوم مثل الشمس . ويعكف تجمع دولي يجمع الولايات المتحدة وروسيا والصين وكتلة الاتحاد الاوروبي وكندا وبلدانا أخرى على مشروع بحثي مشترك بتكلفة مبدئية تتجاوز العشرة مليارات دولار للتوصل الى تقنية الاندماج النووي التي توفر “وعدا بوقود لا ينضب بلا نفايات تقريبا” . بيد أن ما يعوق المشروع بحسب العالم كيبس هو “مخاوف السياسيين من التكلفة الباهظة لهذا المشروع” . وتقوم فكرة الانشطار النووي التقليدية على شطر نواة الذرة الى جزأين على أن يطلق فارق الكتلة بين الجزأين المشطورين الطاقة النووية وهي نفس فكرة الاندماج لكن معكوسة “ففارق الكتلة الذي يصدر عن اندماج عنصرين معا هو الذي يطلق الطاقة” . ويحاول العلماء تسخير نفس القوة النووية الحرارية الشديدة التي تضطرم داخل الشمس وبقية النجوم لتمكين منشأة نووية تعمل بهذه التقنية التي لم تخلق بالكامل من إنتاج غيغاواط من الكهرباء من بضعة كيلوغرامات من الوقود النووي يوميا . وتستمد المفاعلات الاندماجية وقودها المكون من نظائر الهيدروجين من مياه البحر وعنصر الليثيوم وهو من المعادن الشائعة في الأرض . ولا ينتج المفاعل النووي الاندماجي أيا من غازات الدفيئة كما لن ينتج سوى كمية ضئيلة نسبيا من النفايات ذات المستوى الاشعاعي المنخفض والتي ستصبح بدورها عديمة الضرر بعد مضي قرن على استنفادها . وتتميز هذه التقنية بأنه حتى في حال تدمير المفاعل وتسويته بالأرض مثلا نتيجة كارثة طبيعية أو هجوم حربي فإن مستوى الاشعاع لن يكون مضرا على بعد كيلومتر واحد من مقر المفاعل، بحيث لن يتطلب الامر في هذه الحالة اخلاء المنطقة المحيطة بالمنشأة كما حدث مع مفاعل (تشرنوبل) كما يقول العالم فاروق نجم ابادي خبير الاندماج النووي ومدير مركز ابحاث الطاقة في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في الدراسة السابقة نفسها . ويرى ايدي بولوين المشرف على مفاعل الاندماج التجريبي الامريكي ان السنوات العشرين الماضية شهدت تحسنا كبيرا في اجهزة تسمى (توكاماك) وهي آلات هائلة تستخدم ملفات كهرومغناطيسية عملاقة لاحتواء (الوقود المؤين) عند تسخين البلازما النووية لأكثر من 100 مليون درجة مئوية، بما يبشر بنجاح ليس ببعيد لتقنية الاندماج النووي . ويخلص الى القول “نعرف ان الاندماج سينجح، والسؤال هو اذا كان ذلك عمليا من الناحية الاقتصادية من حيث السرعة التي سيتطور بها الاندماج من الشكل التجريبي الى شكل يسمح بإنشاء مفاعلات تجارية كبيرة لإنتاج الكهرباء “فحتى لو طبق برنامج عاجل فسنحتاج الى ما بين 25 و30 عاما لتطوير تصميم كهذا” . لكن القادة السياسيين يسيرون ببطء على طريق الاندماج السريع، فبعد 20 عاما من ظهور فكرة إنشاء مفاعل الاندماج الحراري الدولي التجريبي (آيتر) يقترب المقترح من صدور الموافقة النهائية عليه ومن المفترض الآن ان تبدأ اعمال التشييد في وقت لاحق من العام الجاري بتكلفة 10 مليارات دولار . وفازت فرنسا في وقت سابق من هذا العام على اليابان في سباق حول حق استضافة المفاعل التجريبي (آيتر) الذي سيبدأ تشييده العام المقبل في جنوب شرقي فرنسا على ان يبدأ العمل فيه بحلول عام 2016 . ويعرب العالم نجم آبادي عن تفاؤله بناء على تجاربه في مفاعلات اندماج تجريبية وهو وضع تصميماً تجريبياً لمفاعل تجاري يمكنه نظريا إنتاج الف ميغاواط من الكهرباء بتكلفة خمسة سنتات من الدولار تقريبا لكل واط، وهو سعر منافس لأسعار المنشآت الحالية العاملة في النفط . ومن بين التقنيات الثورية الأخرى التي يعكف العلماء على تطويرها ما يسمى بتوليد الكهرباء من رياح الارتفاعات العالية . . اعتمادا على حقيقة ان الرياح شديدة السرعة تتركز في تيارات قوية تسري على ارتفاعات عالية عن سطح الأرض . ويقدر العلماء أن ثلثي مقدار طاقة الرياح الكلية على الكرة الأرضية يتركزان في طبقة (تروبوسفير) العليا فوق ما تطاله مزارع الرياح الحالية . وتوضح دراسة كيبس أن طاقة الرياح تتغير تبعا للارتفاع وخط العرض والفصول السنوية كما تبين ان المكمن الرئيسي للطاقة يقع في (تيار نفاث) يسري على ارتفاع 10 آلاف متر (33 الف قدم) عن سطح الأرض بين درجتي عرض 20 و40 في نصف الكرة الشمالي . وتولد طاقة الرياح في اجواء دول كالولايات المتحدة وأوروبا والصين واليابان من 5 حتى 10 آلاف واط لكل متر مربع، لذا خرج العلماء بتصاميم مبدئية لتوربينات طائرة قيد التطوير حاليا في ثلاث شركات امريكية وكندية اضافة الى سلاح الجو الامريكي . وإحدى هذه الأفكار هو تصميم (اوتوكيروز) للشركة (سكاي وند باور) والذي يعتمد على شفرات مروحية تدور بشكل متعاكس لترتفع أكثر من 10 آلاف قدم ثم تتحول الى وضعية توليد الطاقة التي تنقلها الى الأرض عبر سلك كهربائي ثابت، رغم صعوبات ذلك من ناحية الملاحة الجوية . أما ثالث الطاقات البديلة الثورية فهي توليد طاقة شمسية من الفضاء وتعتمد على قيام مجمع فضائي عملاق بتوليد الطاقة الشمسية في مدار حول الأرض وبثها الى الأرض عبر موجات ميكروية (صغرى) غير مرئية . وتقوم الفكرة على تثبيت المجمع الفضائي في مدار متزامن مع دوران الأرض، غير أنه بعيد كفاية عن ظل الأرض والغلاف الجوي وفي موقع تكون فيه شدة سطوع الشمس اقوى بثماني مرات منه على الأرض . ويستطيع هوائي مقاوم (ريكتينا) ينتشر على مساحة كيلومترات مربعة عدة من مستوى الأرض استقبال الموجات الميكروية وتحويلها الى تيار كهربي بكفاءة 90 في المائة من إجمالي التوليد الفضائي، حتى عندما يكون الهوائي محجوبا بالغيوم التي لا تتأثر بها هذه الموجات . وإلى جوار هذه التقنيات الواعدة والتي قد تستمر عقودا حتى نلمس فوائدها بأنفسنا يجري تطوير تقنيات أخرى منها تطوير خلايا شمسية بتقنيات النانو (الجسيمات متناهية الصغر) تكون قادرة على امتصاص الضوء بعشرة أضعاف الخلايا الحالية، كما يتم البحث في تطوير التقنيات الحالية لتوليد الكهرباء من طاقة الامواج والمد لزيادة كفاءتها من الطاقة .

خيارات الموضوع
عرض نسخة للطّباعة ارسل هذه الصفحة لصديق
طريقة العرض
النمط الخطي التحويل إلى النمط الشجري التحويل إلى النمط المتطوّر

عدد الأعضاء الذي يتصفحون هذا الموضوع : 1 (0 عضو و 1 ضيف)