مصادر متجددة للطاقة البديلة: خلايا الوقود
تعددت الأساليب والطرق للبحث عن مصادر مختلفة للطاقة. يعتبر الوقود الأحفوري من أهم مصادر الطاقة. ولكنه أصبح مُكلفا نتيجة ارتفاع سعره وتأثيره الكبير في البيئة. فقد نشأت ظاهرة الاحترار العالمي التي تُعزى إلى كثير من الأسباب, من أهمها زيادة تركيز الملوثات الصناعية في الغلاف الجوي الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري في المصانع ووسائط النقل المختلفة.
ولهذه الأسباب بدأ العلماء ومنذ زمن طويل العمل على إيجاد بديل ومصدر متجدد للطاقة أقل تأثيرا في البيئة, وأكثر جدوى اقتصادية, وأقل مشاكل سياسية. هناك العديد من أنواع الطاقة البديلة مثل: طاقة الرياح, والطاقة الشمسية, والطاقة الكامنة في باطن الأرض, وطاقة المد والجزر الناتجة عن قوة جاذبية القمر. هذه الطاقة سوف تساهم في التقليل من انبعاث الغازات التي تسبب مشاكل بيئية مثل: الأمطار الحمضية, والاحتباس الحراري, والمشاكل المناخية. هذا النوع من الطاقة أعطى نتائج مرضية, ولكن تكلفتها الاقتصادية لا تزال عالية, ولا يمكن تطبيقها في جميع المجالات التي يستخدم فيها الوقود الأحفوري حالياً. إضافة إلى أن إنتاج هذه الطاقة مرهون بالظروف المناخية, والجغرافية, والحالة الجوية السائدة. فالطاقة الشمسية مثلاً: يحكمها سطوع الشمس مدداً زمنية كافية, والطاقة الناتجة عن المد والجزر تتطلب وجود بحار ومحيطات مفتوحة وشواطئ فسيحة.
نتيجة لذلك فكر العلماء في مصدر جديد للطاقة المتجددة تتأثر بالظروف المناخية والجغرافية وتكون ذات جدوى اقتصادية تفي بحاجة الأسواق والمتطلبات التشغيلية المختلفة. من هنا أتت فكرة تقنية خلايا الوقود Fuel Cells, كبديل مناسب لتوفير الطاقة الكهربائية, ورديف مناسب للمصادر المختلفة للطاقة.
اخترع العالم الفيزيائي وليم جروف خلايا وقود هيدروجينية قادرة على إعطاء تيار كهربائي بسيط ناجم عن تفاعلات كيميائية, وكان ذلك عام 1839 م . ولكن هذا الاختراع لم ير النور نتيجة لعدم جدواه الاقتصادية. ولكن في القرن الماضي طورت شركة جنرال موتر هذا الاختراع, وتم استخدامه لإنتاج طاقة كهربائية في سفينتي الفضاء التابعتين لـ "ناسا" NASA- أبوللو و جيمني للحصول على الماء الصالح للشرب لرواد الفضاء. ولكن التكلفة الاقتصادية كانت عالية. توقفت الأبحاث, وبعد ذلك بفترة زمنية, وبالتحديد في نهاية التسعينيات من القرن الماضي تم إنتاج مركبة تستخدم غاز الهيدروجين المضغوط تعمل على محرك احتراق داخلي تقليدي, ومحرك يعمل على خلايا الوقود وبسرعة قصوى تصل إلى 150 كيلو مترا في الساعة .
كيف تعمل خلايا الوقود؟
تعمل خلايا الوقود على مبدأ تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في بعض المركبات مثل: الهيدروجين, والكربوهيدرات, إلى طاقة كهربائية بشكل مباشر من دون عملية الاحتراق التقليدية. ولكن يتطلب تشغيل الأجهزة والمعدات والمحركات المختلفة توفير مقادير كبيرة من التيار الكهربائي, لذلك يتم توصيل مئات الخلايا على التوالي من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية اللازمة للتشغيل. شهدت خلايا الوقود تطورات كبيرة خلال السنوات الماضية, وانخفضت أسعارها, وزادت كفاءتها. ولكن المشكلة هي عدم توافر البنية التحتية لتزويد المركبات والحافلات بحاجتها من غاز الهيدروجين.
ما أهم مزايا خلايا الوقود؟
من أهم مزايا خلايا الوقود, أنها ستكون صديقة للبيئة, ولا ينتج منها ملوثات ضارة أو غازات سامة. كذلك كمية الضجيج الصادرة عن المركبات عند التشغيل يمكن تخفيضها بقدر كبير. كما أن العمر الزمني التشغيلي طويل نسبياً.
وقد تم بناء محطات لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على خلايا الوقود والتي تستمد وقودها من الهيدروجين في إحدى جزر آيسلاندا, بلغت قدرتها 8 ميجاوات . كذلك إنتاج وحدات كهربائية صغيرة منزلية لإنتاج كميات محدودة من الطاقة الكهربائية. ويتوقع المحللون أنه بحلول عام 2010 م سيتم إنتاج سيارات خلايا الوقود بشكل تجاري, وبتكلفة مناسبة. كذلك تم إنتاج حواسيب محمولة وهواتف نقالة تعمل بوقود الخلايا وتمت تجربتها, وأعطت كفاءة أداء عالية.
منشور في صحيفة الاقتصادية
http://www.aleqt.com/2009/05/08/article_225977.html
ولهذه الأسباب بدأ العلماء ومنذ زمن طويل العمل على إيجاد بديل ومصدر متجدد للطاقة أقل تأثيرا في البيئة, وأكثر جدوى اقتصادية, وأقل مشاكل سياسية. هناك العديد من أنواع الطاقة البديلة مثل: طاقة الرياح, والطاقة الشمسية, والطاقة الكامنة في باطن الأرض, وطاقة المد والجزر الناتجة عن قوة جاذبية القمر. هذه الطاقة سوف تساهم في التقليل من انبعاث الغازات التي تسبب مشاكل بيئية مثل: الأمطار الحمضية, والاحتباس الحراري, والمشاكل المناخية. هذا النوع من الطاقة أعطى نتائج مرضية, ولكن تكلفتها الاقتصادية لا تزال عالية, ولا يمكن تطبيقها في جميع المجالات التي يستخدم فيها الوقود الأحفوري حالياً. إضافة إلى أن إنتاج هذه الطاقة مرهون بالظروف المناخية, والجغرافية, والحالة الجوية السائدة. فالطاقة الشمسية مثلاً: يحكمها سطوع الشمس مدداً زمنية كافية, والطاقة الناتجة عن المد والجزر تتطلب وجود بحار ومحيطات مفتوحة وشواطئ فسيحة.
نتيجة لذلك فكر العلماء في مصدر جديد للطاقة المتجددة تتأثر بالظروف المناخية والجغرافية وتكون ذات جدوى اقتصادية تفي بحاجة الأسواق والمتطلبات التشغيلية المختلفة. من هنا أتت فكرة تقنية خلايا الوقود Fuel Cells, كبديل مناسب لتوفير الطاقة الكهربائية, ورديف مناسب للمصادر المختلفة للطاقة.
اخترع العالم الفيزيائي وليم جروف خلايا وقود هيدروجينية قادرة على إعطاء تيار كهربائي بسيط ناجم عن تفاعلات كيميائية, وكان ذلك عام 1839 م . ولكن هذا الاختراع لم ير النور نتيجة لعدم جدواه الاقتصادية. ولكن في القرن الماضي طورت شركة جنرال موتر هذا الاختراع, وتم استخدامه لإنتاج طاقة كهربائية في سفينتي الفضاء التابعتين لـ "ناسا" NASA- أبوللو و جيمني للحصول على الماء الصالح للشرب لرواد الفضاء. ولكن التكلفة الاقتصادية كانت عالية. توقفت الأبحاث, وبعد ذلك بفترة زمنية, وبالتحديد في نهاية التسعينيات من القرن الماضي تم إنتاج مركبة تستخدم غاز الهيدروجين المضغوط تعمل على محرك احتراق داخلي تقليدي, ومحرك يعمل على خلايا الوقود وبسرعة قصوى تصل إلى 150 كيلو مترا في الساعة .
كيف تعمل خلايا الوقود؟
تعمل خلايا الوقود على مبدأ تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في بعض المركبات مثل: الهيدروجين, والكربوهيدرات, إلى طاقة كهربائية بشكل مباشر من دون عملية الاحتراق التقليدية. ولكن يتطلب تشغيل الأجهزة والمعدات والمحركات المختلفة توفير مقادير كبيرة من التيار الكهربائي, لذلك يتم توصيل مئات الخلايا على التوالي من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية اللازمة للتشغيل. شهدت خلايا الوقود تطورات كبيرة خلال السنوات الماضية, وانخفضت أسعارها, وزادت كفاءتها. ولكن المشكلة هي عدم توافر البنية التحتية لتزويد المركبات والحافلات بحاجتها من غاز الهيدروجين.
ما أهم مزايا خلايا الوقود؟
من أهم مزايا خلايا الوقود, أنها ستكون صديقة للبيئة, ولا ينتج منها ملوثات ضارة أو غازات سامة. كذلك كمية الضجيج الصادرة عن المركبات عند التشغيل يمكن تخفيضها بقدر كبير. كما أن العمر الزمني التشغيلي طويل نسبياً.
وقد تم بناء محطات لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على خلايا الوقود والتي تستمد وقودها من الهيدروجين في إحدى جزر آيسلاندا, بلغت قدرتها 8 ميجاوات . كذلك إنتاج وحدات كهربائية صغيرة منزلية لإنتاج كميات محدودة من الطاقة الكهربائية. ويتوقع المحللون أنه بحلول عام 2010 م سيتم إنتاج سيارات خلايا الوقود بشكل تجاري, وبتكلفة مناسبة. كذلك تم إنتاج حواسيب محمولة وهواتف نقالة تعمل بوقود الخلايا وتمت تجربتها, وأعطت كفاءة أداء عالية.
منشور في صحيفة الاقتصادية
http://www.aleqt.com/2009/05/08/article_225977.html
