نستهلك كل عام على الأرض أكثر من 24 PWh من الكهرباء: 24 واط ساعي / سنة ، أي الطاقة التي ستستهلكها تريليون من المصابيح الموفرة للطاقة 000 وات لمدة ساعة واحدة. لفهم هذا ، يبدو الأمر كما لو أن كل فرد من البشر البالغ عددهم سبعة مليارات ونصف المليار الذين يعيشون على هذا الكوكب احتفظوا بـ 000 مصباحًا كهربائيًا بقوة 000 وات طوال العام ، ليلًا ونهارًا. ثلثاهم من الوقود الأحفوري ، و 000٪ من الطاقة النووية و 000٪ من مصادر متجددة. حتى لو كانت المتوسطات العالمية تقول القليل ، فهي تتراوح من فرنسا ، التي تحصل على 24٪ منها من محطات الطاقة النووية ، إلى الصين ، التي تعتمد على الفحم بنسبة 15٪ ، إلى النرويج التي تحصل على 24٪ من الكهرباء من المياه المتساقطة ، والكهرباء.
ومع ذلك ، دعنا ندخل في تفاصيل المصادر الثلاثة المستخدمة لإنتاج الكهرباء:
- من بين المصادر المتجددة اليوم نصيب الأسد من التوربينات الكهرومائية (16,6٪). تليها الرياح (3,7٪) والوقود الحيوي (2,0٪ وخاصة الجيل الأول). في الذيل تأتي الطاقة الشمسية الكهروضوئية 1,2٪ بينما تكون الطاقة الحرارية الشمسية المركزة (CSP) والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة المد والجزر والأمواج ضمن النسبة المتبقية البالغة 0,4٪ من إجمالي 23,9٪ في مصادر الطاقة المتجددة. ما زلنا بحاجة إلى الاستثمار في البحث حتى تتولى أكثر المصادر تقدمًا من الناحية التكنولوجية (الطاقة الكهروضوئية ، والوقود الحيوي من النفايات ، والمد والجزر ، والرياح ...) المصادر الأقل كفاءة التي كنا نستغلها بالفعل منذ مئات السنين.
- من المتوقع تقليص حجم الطاقة النووية ، لأسباب سياسية بشكل رئيسي وليس لأسباب فنية خطيرة تتعلق بسلامة المصنع أو حماية البيئة (إنه مصدر أحفوري لجميع المقاصد والأغراض ، ولكنه من بين أولئك الذين لديهم أقل تأثير بيئي بين هؤلاء. متاح).
- لتلبية الطلب المتزايد على الكهرباء ، اليوم وفي المستقبل القريب ، يمكننا الاعتماد بشكل كبير فقط على الوقود الأحفوري. حاليًا ، يتم إنتاج 40,8٪ و 21,6٪ و 4,3٪ من إنتاج الكهرباء على التوالي من الفحم والغاز والنفط. بالعودة إلى المثال السابق ، تعمل أربعة من كل عشرة مصابيح كهربائية على الفحم ، واثنتان على الغاز ، ونصف تضيء عن طريق حرق الزيت ، وواحدة تستغل الانشطار الذري ، واثنتان تعملان على الماء ، بينما يتم تشغيل النصف الأخير من اللمبة بمزيج من كل ما تبقى مصادر متجددة.
بشكل أساسي ، يتم الحصول على 66,7 ٪ من الكهرباء المنتجة على مستوى العالم (ما يعادل 15,9 PWh) من الوقود الأحفوري (الفحم والغاز والنفط). يتم حرق مصادر الطاقة هذه ، في صورة صلبة أو سائلة أو غازية ، وتحويلها إلى حرارة. يؤدي ذلك إلى تبخير الماء ، مما يؤدي إلى تكوين بخار عالي الضغط يعمل على تحريك توربين يتم توصيله بدوره بمولد ينتج الكهرباء. في معظم المصانع الحديثة ، يكون لهذا التحول لطاقة الرابطة الكيميائية المخزنة في الوقود إلى طاقة حرارية ، ثم إلى طاقة ميكانيكية وأخيراً إلى طاقة كهربائية كفاءة إجمالية تبلغ حوالي 40٪. هذا يعني أن 60٪ (أو أكثر) من الطاقة الموجودة تُفقد في البيئة ، بشكل أساسي على شكل حرارة. تحاول الأنظمة الأكثر فاعلية إعادة استخدام جزء من هذه الحرارة لتسخين التدفقات الواردة مسبقًا أو لتدفئة الأنظمة أو المنازل المحيطة. في حين أن محطات الفحم وزيت الوقود لديها عائد يبلغ حوالي 40 ٪ ، فقد سمح التطور التكنولوجي لمحطات الغاز ذات الدورة المركبة بالوصول إلى عائدات تصل إلى 55 ٪.
شيء آخر مهم يجب معرفته هو أن الوقود الأحفوري ليس مواد نقية ولكنه يحتوي على كميات متغيرة من العناصر والمركبات الأخرى التي تتحول إلى غبار أو أبخرة أو غازات عند حرقها. يمكن أن تنتج عملية الاحتراق نفسها مركبات سامة. الفحم هو وقود متسخ بشكل خاص مقارنة بالآخرين الذي يتم استخراجه بالفعل. التلوث الناجم عن التنقيب عن النفط والغاز ، والحفر ، والاستخراج له تأثير أقل بكثير على البيئة من التعدين السطحي أو الجوفي المطلوب لاستخراج الفحم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن صحة عمال الاستخراج سواء في العمق أو بالقرب من المنجم معرضة لخطر أكبر بكثير من صحة فنيي آبار النفط والغاز.
علاوة على ذلك ، فإن جميع أنواع الوقود الأحفوري تحترق عن طريق أكسدة الكربون وإنتاج ثاني أكسيد الكربون. بينما تنتج الأشكال المختلفة للفحم من 350 إلى أكثر من 400 جرام من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات ساعة ، ينتج زيت الوقود انبعاثات تتراوح بين 2 و 240 جرامًا / كيلوواط ساعة ، وفي النهاية يتوقف الغاز الطبيعي عند 260 جرام / كيلوواط ساعة فقط. هذا الأخير مسؤول بشكل رئيسي عن ظاهرة الاحتباس الحراري والاحتباس الحراري. تكمن الميزة الرئيسية لاستخدام الغاز بدلاً من الفحم لإنتاج الكهرباء هنا: في حين أن الطاقة الكيميائية الموجودة في الفحم موجودة في الرابطة الكيميائية للكربون والكربون ، يتم تخزين هذا الغاز في رابطة الكربون والهيدروجين. لإطلاق الطاقة المحتجزة في تلك الأنواع من الوقود منذ ملايين السنين ، يجب أكسدة كل من ثاني أكسيد الكربون - المنتج للكربون - والهيدروجين - بخار الماء H200O. لهذا السبب ، وبنفس الكمية من الطاقة التي يتم تطويرها ، ينتج عن الاحتراق الكامل للغاز الطبيعي حوالي نصف ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بتلك الناتجة عن حرق الفحم. وبهذه الطريقة ، فإن استبدال المحطات الكهروحرارية التي تعمل بالفحم بمحطات تعمل بالغاز يمكن أن يوفر حوالي نصف ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغلاف الجوي ، مع مزايا واضحة للاحترار العالمي.
كما أنه ليس من السهل مقارنة متوسط تكلفة الكهرباء من مصادر مختلفة. بالإضافة إلى التكاليف المتغيرة للمواد الخام ، يجب النظر في تكاليف البناء والإدارة للمصانع الأكثر أو أقل تقدمًا ، أو أكثر أو أقل كفاءة وأكثر أو أقل تلويثًا. أظهرت دراسة أجراها فراونهوفر ISE أن تكلفة ميغاواط ساعة واحدة من الكهرباء في ألمانيا تتراوح بين 63-80 يورو للفحم إلى 75-98 يورو لمحطات الغاز ذات الدورة المركبة. في الولايات المتحدة ، تحسب EIA 95 دولارًا / ميجاوات ساعة للفحم و 75 دولارًا / ميجاوات ساعة للغاز. ولكن إذا كانت المصانع مجهزة بأنظمة احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون ، فإن التكاليف سترتفع إلى 144 دولارًا و 100 دولارًا / ميجاوات ساعة ، على التوالي. من الواضح أنه كلما قل تفكيرنا في تنقية الوقود وتقليل الأبخرة - وبالتالي كلما كانت النباتات أكثر تلويثًا - قل تكلفتها. لهذا السبب ، تميل البلدان الأقل نموًا والأقل وعيًا بمخاطر الاحتباس الحراري إلى تفضيل المحطات التي تعمل بالفحم والتي يتم بناؤها دون أي وازع. كانت العواقب واضحة ، على سبيل المثال ، للحكومة الصينية عندما تعرضت بكين للشتاء الألف على التوالي بظلال من الضباب الدخاني مما جعل من المستحيل رؤيتها على بعد أمتار قليلة وجعل المطارات غير صالحة للاستعمال. نشر المركز الصيني للوقاية والسيطرة على PM10 في المجلة الطبية البريطانية تقديرًا لـ 1,2 مليون حالة وفاة ناجمة عن الجسيمات الدقيقة في عام واحد فقط.
خلاصة القول ، الفحم وقود متسخ. متسخًا عند استخراجه ، متسخًا عند حرقه ومتسخًا عندما يتعين عليك التعامل مع الغبار الذي ينتجه. ميزتها الوحيدة هي أنها تكلف أقل. اذا مالعمل؟ نظرًا لأنه من غير الممكن استبدالها مباشرة بمصادر الطاقة الخضراء ، فمن الضروري من ناحية زيادة الاستثمار في البحث والتطوير للمصادر المتجددة ، ومن ناحية أخرى لاستخدام الغاز كمصدر "جسر" نحو مصدر منخفض الكربون مستقبل. مثل؟ على سبيل المثال ، قد يمثل إطلاق الاستبدال التدريجي لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم بمحطات تعمل بالغاز ميزة حاسمة في عملية إزالة الكربون وحماية البيئة المنصوص عليها في اتفاقية باريس بشأن المناخ التي صادقت عليها بالفعل 195 دولة. ليس فقط. حتى في المستقبل ، ستكون المحطات الحديثة التي تعمل بالغاز قادرة على استخدامها مع الطاقات المتجددة للتعويض عن التقلبات الموسمية واليومية في الطلب على الطاقة مع توقف إنتاج الطاقة المميزة للمصادر المتجددة.
من موقع إنيداي.
