تطورات تقنية الطاقة المتجددة.. كيف يمكن للتكنولوجيا أن تنقذ كوكبنا؟
منذ بداية القرن العشرين وحتى عام 2019 (قبل الجائحة)، أخذت انبعاثات الغازات الدفيئة في الازدياد بشكل جنوني، حيث فرضت تحركًا عالميًّا نحو تبني التكنولوجيا بشكلٍ أكبر في قطاع الطاقة المتجددة، ولمّا جاء الوباء، انخفضت الانبعاثات العالمية بنسبة 3.7% في عامٍ واحد، ما أدى إلى شيءٍ من التقاعس!
ولكن لحسن الحظ فإن الاهتمام بتوظيف التقنية في مجال الطاقة النظيفة قد عاد مُجددًا، وهذا ما سنحاول أن نُسلط الضوء عليه في السطور التالية، بينما نمر سريعًا على مفهوم الطاقة المتجددة وأهميته، ونتطرق إلى أبرز ابتكارات ومساهمات التكنولوجيا الحديثة في هذا المجال.
ماهية الطاقة المتجددة

تُستمد "الطاقة المتجددة Renewable Energy" من مصادر الطاقة الطبيعية التي لا تنضب، مثل ضوء الشمس والرياح، وذلك على عكس الوقود الأحفوري من غازٍ وفحمٍ ونفط، وهي الطاقة التي يبدو حتى الآن أن مصيرها الفناء، وإن استمرت لوقت طويل، فيما تحتاج إلى ملايين السنين حتى تتكون، علاوة على ذلك، فإن تكلفتها البيئية باهظة، نظرًا لأنها طاقة غير نظيفة تضر البيئة، إذ تتسبب بانبعاث الغازات الدفئة مثل ثاني أكسيد الكربون، السبب الرئيس للاحتباس الحراري.
وعلى الرغم من أن الطاقة المتجددة ليست طاقة نظيفة بنسبة 100%، إلا أنه لا توجد مقارنةٌ بينها وبين الطاقة غير المتجددة، وتحديدًا الوقود الأحفوري، الذي يُلام على أزمة المناخ التى نشهدها، ولحسن الحظ فإن مصادر الطاقة المتجددة باتت أرخص كثيرًا مما كانت عليه في معظم البلدان، وأن صانعي القرار أصبحوا متيقنين من أهمية الاستفادة منها، وضرورة نبذ الطاقة غير المتجددة التي ستودي بكوكبنا أسرع مما نتوقع.
ما مصادر الطاقة المتجددة؟
1. الطاقة الشمسية:
المصدر الأول للطاقة المتجددة، والأكثر وفرة بين جميع مصادر الطاقة بلا منازع، وعلى عكس ما قد يتوقعه البعض، فإن هذه الطاقة تُستخدم حتى لو كان الطقس غائمًا والشمس غائرة.
إذ تبث الشمس كمية من الطاقة تزيد بنحو 10 آلاف مرة عن الكمية التي نستهلكها نحن البشر، وللاستفادة منها بشكلٍ عملي في الصناعات وغيرها، فإنها تُحَوَّل إلى طاقة كهربائية، إما من خلال الألواح الكهروضوئية، أو من خلال نوع خاص من المرايا يُركز الإشعاع الشمسي ويوظفه حسب الحاجة.
وصحيحٌ أن جميع البلدان لا تتمتع بالقدر نفسه من طاقة الشمس المُتفجرة هذه، إلا أننا لا يجب أن ننسى فيضانها عن حاجة البشر، واليوم، تُقام الحجة على صانعي القرار المتقاعسين، لأن تكلفة تصنيع الألواح الشمسية انخفضت بشكلٍ كبير في العقد الماضي، ما جعلها في متناول الكثيرين، بالإضافة إلى أن العمر الافتراضي للألواح الشمسية يبلغ نحو 30 عامًا.
2. طاقة الرياح:
استخدم البشر طاقة الرياح منذ آلاف السنين، غير أن التقنيات الحديثة جعلتها أكثر فعالية بفضل التوربينات الموجودة على اليابسة أو في الماء مثلًا، وعلى الرغم من أن متوسط سرعات الرياح يختلف من موقعٍ لآخر، كما تختلف طاقة الشمس من مكانٍ لمكان، فإن إمكانات هذا النوع من الطاقة مذهلة، لا سيما طاقة الرياح البحرية، ويمكن أن تطال معظم المناطق، وعمومًا، تتمتع أجزاء كثيرة من العالم بسرعات رياح مُعتبرة، ولكن أفضل المواقع لتوليد طاقة الرياح غالبًا ما تكون بعيدة.
3. الطاقة الحرارية الأرضية:
"الطاقة الحرارية الأرضية Geothermal energy"، يقصد بها الطاقة الحرارية الكامنة في باطن الأرض، والتي تُستَخرج من الخزانات الحرارية الأرضية، عن طريق الآبار أو وسائل أخرى، ومن ثَم تُستخدم لتوليد الكهرباء، وهذه آلية موثوقة تم الاعتماد عليها لأكثر من 100 عام.
4. الطاقة الكهرومائية:
واحدة من أقدم وأكبر مصادر الطاقة المتجددة، وتعتمد على التدفق الطبيعي للمياه المتحركة لتوليد الكهرباء عن طريق التوربينات، كما تُمثل حاليًا ما يقرب من 27% من إجمالي الكهرباء الناتجة عن مصادر متجددة، و5.7% من إجمالي توليد الكهرباء على مستوى المرافق في الولايات المتحدة الأمريكية، على سبيل المثال.
5. الطاقة الحيوية:
تأتي مما يُسمى بـ"الكتلة الحيوية Biomass"، والتي تضم الخشب والفحم والأسمدة، وغيرها من المصادر لإنتاج الطاقة والحرارة، وفي المناطق الريفية، غالبًا ما يتم استخدام هذا النوع من الطاقة لأغراض الطهي، والإضاءة، والتدفئة، وذلك ينطبق في العموم على الطبقات الفقيرة في البلدان النامية، وجديرٌ بالذكر أن هذا المصدر قد يكون الأقل تفضيلًا لإنتاج الطاقة المتجددة، نظرًا لتأثيراته الكبيرة على البيئة مقارنة بالمصادر الأخرى.
لماذا نحتاج الطاقة المتجددة؟
باختصارٍ شديد لأن فوائدها البيئية والاقتصادية مُغرية لأبعد الحدود، ومنها:
1. توليد طاقة نظيفة لا ينتج عنها انبعاثات تقريبًا ولا تُلوث الهواء بأي درجة تُذكر.
2. تنويع إمدادات الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود المستورد.
3. خلق الكثير من فرص العمل.
وبفضل هذه الفوائد، وغيرها الكثير، كان لزامًا علينا أن نُفكر في طريقة تسخير الطاقة المتجددة للاستفادة منها بأقصى قدر ممكن، ومن هنا يأتي دور التكنولوجيا الحديثة في تعزيز هذا النوع من الطاقة.
اقرأ أيضًا: مع انطلاق أسبوع البيئة.. أبرز مبادرات السعودية الرائدة لحماية البيئة وتعزيز الاستدامة
كيف تُسهم التكنولوجيا الحديثة في تعزيز الطاقة المتجددة؟

عندما نقول "التكنولوجيا الحديثة"، فإننا بذلك نقصد مجالات مثل الذكاء الاصطناعي، والأتمتة، و"الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D printing"، و"التصنيع بالإضافة Additive Manufacturing"، وغيرهم من التقنيات التي لم تكن موجودة منذ 20 عامًا مثلًا.
- الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة:
- لو بدأنا بالذكاء الاصطناعي تحديدًا، كونه المتصدر للمشهد حاليًّا، ورأينا دوره في تعزيز الطاقة المُتجددة، فسنجد أن الشركات المتخصصة لا تستغني عنه، فخوارزميات الـAI تستطيع التنبؤ بكميات الطاقة التي ستنتجها المصادر المتجددة، عن طريق المستشعرات الموجودة بـ"الشبكات الذكية Smart Grids" مثلًا، مما يساعد على الإنتاج بكفاءة وسرعة، ويعزز من استخدام الطاقة النظيفة في العموم.
ويُعد دمج الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة المتجددة، من الابتكارات البيئية التي تستحق أن نُحيي أنفسنا عليها، فإذا رجعنا إلى جزئية تحليل البيانات وركزنا على التفاصيل، سنجد أن الآلة تجمع البيانات من أنماط الطقس الحالية والمتوقعة، وسجلات الطقس القديمة، وصور الأقمار الصناعية، وغيرها من المصادر التي تُساعدنا حقًا على تحقيق أقصى استفادة من الطاقة المتجددة، وإنقاذ ما يمكن إنقاذه من كوكبنا.
وتسعى الجهات المعنية في الوقت الراهن للتنسيق مع الشركات الرائدة، بهدف توظيف الذكاء الاصطناعي بشكلٍ أكبر في مجال الطاقة المتجددة، فوزارة الطاقة الأمريكية، على سبيل المثال، أبرمت تعاونًا مع شركة "آي بي إم IBM" لإنشاء ذكاء اصطناعي قادر على التنبؤ بإنتاجية محطات الطاقة الشمسية، والنتيجة؟ زيادة دقة التنبؤ بنسبة 30%، وإحداث قفزة غير مسبوقة في هذا القطاع.
- إنترنت الأشياء IoT:
من "تريندات" التكنولوجيا في الوقت الراهن، وبفضله، تطورت وستتطور البنية التحتية للطاقة المتجددة بشكل كبير، حيث تقوم أجهزة هذا المجال بمراقبة الطاقة والتحكم بها في الوقت الفعلي، وهذا له فوائد عدة، منها تحسين الأداء والصيانة المُبكرة، إلخ.
- تكنولوجيا البلوكشين:
تُسهل هذه التكنولوجيا من المعاملات بين الأفراد والشركات، إذ تُلغي فكرة الوساطة وفي الوقت نفسه تحفر المعاملات على سجلٍ رقميّ لا يمكن العبث به مهما حدث؛ هذه الأمور التي تبدو بسيطة تُسرع من العمليات اللوجستية ومن عملية تبني مصادر الطاقة المتجددة بشكل عام، ناهيك أنها تخفض التكلفة.
أساليب التخزين المتطورة:
على الرغم من كل فوائد الطاقة المتجددة، فإنها تواجه تحديًا كبيرًا، يتمثل في الظروف الجوية المتقلبة دائمًا، أو ما يُعرف بمشكلة "التقطع Intermittency"، بعكس الطاقة غير المتجددة نوعًا ما، وهذا يُصعّب من عملية الاستدامة، ومن إرضاء طلبات المستهلكين التي لا تتوقف.
وبفضل تقدم التكنولوجيا أصبح لدينا حلولًا تخزينية متطورة، مثل بطاريات "أيون الليثيوم"، وتكنولوجيا الشبكات الذكية، التي تُسهل من إدارة وتحسين توزيع الطاقة، بالإضافة إلى مراقبتها كما أشرنا سابقًا.
الابتكارات الجديدة في مجال الطاقة المتجددة
1. الألواح الشمسية المصنوعة من مخلفات الطعام:
بدد طالبٌ بكلية الهندسة يُدعى "كارفي إيرين أر. مايجو Carvey Ehren R. Maigue" مُعتقد ارتفاع أسعار الألواح الشمسية، حيث تمكن من صنعها باستخدام مخلفات الطعام، تحديدًا باستخدام الخضراوات والفواكه البالية، وبسبب هذا الابتكار، فاز بـ"جائزة جيمس دايسون James Dyson Award".
2. توربينات منزوعة المراوح:
جميعنا رأينا توربينات الرياح من قبل، ولكن من منا رآها دون مراوح؟!
استطاعت شركةٌ إسبانية أن تُصمم توربينات تتكون من عمودٍ فقط، وتهتز بسرعات مقبولة لتولد طاقة مُعتبرة، ويُمكن أن تُستخدم هذه التوربينات في المساحات الضيقة أو في المناطق الحضرية، أو السكنية دون الحاجة لبناء مزارع الرياح التقليدية.
اقرأ أيضًا: المستقبل للحوسبة الخضراء.. لا تبخس دورك لمواجهة انبعاث الكربون!
3. بطاريات زجاج الليثيوم:
لا يمكن الاستغناء عن دور البطاريات، وتحديدًا بطاريات "أيون الليثيوم"، في قطاع الطاقة المتجددة، إذ تُستخدم لحل مشكلة "التقطع" التي أشرنا إليها بالأعلى، بالإضافة إلى أنها تُستخدم في السيارات الكهربائية مثلًا، ومع ذلك، تظل هذه البطاريات بحاجة إلى تطوير مستمر، حتى يكون لها سعة وكثافة أكبر، وهذا ما حققه فريق من الباحثين بمساعدة "جون جوديناف John Goodenough"، وهو أيضًا مُخترع بطاريات أيون الليثيوم، والحائز على نوبل في الكيمياء.
وتتمتع بطاريات "زجاج الليثيوم Lithium-glass" بعمرٍ افتراضيّ أطول، كما تعمل في درجات حرارة منخفضة، ويتم شحنها بشكلٍ أسرع، وتكلفة أقل، علاوة على أنها أكثر أمانًا.
4. الإطارات القابلة للشحن:
تعمل شركة "جوديير Goodyear" على تطويرِ فكرةٍ مبتكرة تخص السيارات الكهربائية، وتحديدًا إطاراتها، وذلك لإطالة عمرها الافتراضي عن طريق إطالة الوقت اللازم لتغييرها.
وتصف الشركة ابتكارها بأنه "إطارٌ ثوريّ ذاتي الإصلاح، يمكنه أن يتكيف حسب احتياجات التنقل الفردية"، والمقصود من هذه العبارة أن الإطارات تتكيف مع الظروف الجوية وظروف الطريق المختلفة، حيث يُصنع الإطار من مادة مُدعمة بألياف مصنوعة من حرير العنكبوت، وهي واحدة من أقوى المواد الطبيعية، ما يجعلها متينة بشكلٍ لا يُصدق.
5. الأشجار المصنوعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد:
ابتكر باحثون من مركز الأبحاث التقنية VTT في فنلندا نموذجًا أوليًا لشجرةٍ لا تُلقي بظلالها فقط، بل تستطيع تخزين أنواع مختلفة من الطاقة، مثل الطاقة الشمسية، والحركية، والحرارية، لتوليد الكهرباء وتشغيل الأجهزة الصغيرة مثل مصابيح الـLED وشحن الهواتف المحمولة، علاوة على استخدامات مُشابهة!
وبفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يُمكن تصنيع كميات كبيرة من هذه الأشجار، ووضعها في الحدائق العامة لجمع كميات ضخمة من الطاقة، وفي الوقت نفسه الاستفادة من ظلالها والتمتع بجمالها.
6. الطائرات المزودة بالمخلفات العضوية:
يُعد السفر الجوي أحد أكثر الأنشطة البشرية المُتسببة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وإذا تمكنا من استبدال وقود الطائرات، واستخدمنا طاقة بديلة، سنكون قد أسدينا كوكبنا معروفًا كبيرًا، وهو ما كان، حيث توصلنا بالفعل إلى استخدام المخلفات العضوية كوقودٍ للطائرات، صحيحٌ أن مخلفات الطعام مثلًا تتسبب بانبعاث 6% من إجمالي انبعاثات الغازات الدفيئة، وفقًا لمجلة Popular Mechanics، إلا أن هذه النسبة أقل بكثير مما يتسبب به الوقود الرديء.
مستقبل الطاقة النظيفة: تطورات تقنية الطاقة المتجددة

يرتبط مستقبل الطاقة المتجددة بالتطورات الحاصلة بالمجال التقني، التي تشمل ما يلي:
1. الهيدروجين الأخضر:
من المتوقع أن يلعب الهيدروجين الأخضر، المُنتَج من مصادر متجددة، دورًا محوريًا كـ"حاملٍ للطاقة Energy Carrier"، لا سيما وأن كفاءته من المتوقع أن تزيد، والعكس بالنسبة لتكلفته، الأمر الذي يُمثل خطوة مهمة في تنويع تطبيقات الطاقة المتجددة والتوجه نحو الاستدامة.
2. تطورات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح:
يُقال إن تصاميم الألواح الشمسية وتوربينات الرياح البحرية الحالية ليست سوى قشورٍ لما سنصل إليه من تطورات في المستقبل، وهذه التطورات تعد بكميات ضخمة من الطاقة المتجددة النظيفة.
3. طفرات تخزين الطاقة:
بفضل "بطاريات الحالة الصلبة Solid-State Batteries" والبطاريات المُبتكرة الأخرى، من المتوقع أن تتطور أنظمة تخزين الطاقة بشكلٍ غير مسبوق؛ بما يُعطينا إمدادات مستمرة يُمكن الاعتماد عليها لحلول الاستدامة.
تكنولوجيا الطاقة المتجددة: التحول نحو مستقبل مستدام
الشغل الشاغل لتكنولوجيا الطاقة المتجددة هو الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، وتعزيز أمن الطاقة، بالإضافة إلى توفيرها للمجتمعات العاجزة عن الحصول عليها، ولك أن تتخيل أن محطات الطاقة المتجددة -عند مقارنتها بمحطات الفحم مثلًا- تنبعث منها غازات دفيئة أقل بنسبة تتراوح بين 90 و99%، كما أنها تُنتج ملوثات أقل بنسبة 70 إلى 90%.
علاوة على ذلك، تخلق تكنولوجيا الطاقة المتجددة وابلًا من فرص العمل، وتُحفز النمو الاقتصادي، وهذا أمرٌ ضروري لتحقيق التنمية المستدامة، وفيما يلي بعض الطرق التي تُسهم بها هذه التكنولوجيا في الاستدامة:
1. تحسين أمن الطاقة:
وذلك بتقليل الاعتماد على الوقود المستورد، وتحسين موثوقية إمدادات الطاقة عن طريق الاعتماد على الموارد المحلية من طاقةٍ شمسية ورياح، إلخ.
2. توفير الوصول إلى الطاقة:
خاصة في البلدان النامية، وذلك من شأنه أن يساعد في الحد من الفقر وتحسين جودة الحياة، فالطاقة ضرورية -كما نعرف جميعًا- للعديد من جوانب الحياة اليومية، مثل الإضاءة والطهي والتدفئة.
3. دعم الحياة الريفية:
تُكمل هذه النقطة سابقتها، وتؤكد على إمكانية الاعتماد على الطاقة المتجددة في الريف، لتحسين جودة الحياة وزيادة الإنتاجية الزراعية، وتحفيز النمو الاقتصادي.
4. خلق فرص عمل:
لا سيما في مجال تصنيع وتركيب أنظمة الطاقة المتجددة؛ تخيل أن قطاع الطاقة الشمسية الكهروضوئية PV وفر في 2022 نحو 4.9 مليون فرصة عمل، وهذا بالمناسبة كان ثلث عدد العاملين في قطاع الطاقة المتجددة بشكل عام.
5. الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة:
أخيرًا وليس آخرًا، وكما رأينا في فقرة الابتكارات التقنية وغيرها، يمكن للتكنولوجيا أن تُسهم بشكل كبير في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، والاستفادة من الطاقة المتجددة أقصى استفادة، عن طريق حلول التخزين الذكية، إلخ.
ختامًا، من المفترض أن نكون توصلنا لخلاصة مفادها أن تطوير الطاقة المتجددة، وتطوير التقنيات في مجال هذه الطاقة، شيء حاسم ولا ينبغي أن نتهاون به بأي حال، وهذا التطور الحاصل، والذي سيحصل، يؤثر على مشهد الطاقة العالمي بالإيجاب، وسيوصلنا إلى نتائج أكثر استدامة لم نكن لنحلم بها يومًا.