تركز سلسلة MCE's Energy 101 على سبب وكيفية استخدام الطاقة المتجددة حتى تتمكن من معرفة المزيد عن مفاهيم مثل فوائد الكتلة الحيوية والعلم الكامن وراء الطاقة الشمسية. هل تبحث عن المزيد؟ اطلع على الروابط في هذه المدونة لقراءة المزيد عن الطاقة 101 أو للتعمق أكثر في خبير الطاقة السلسلة.
يستخدم البشر الطاقة الحيوية، أو الكتلة الحيوية، كمصدر للطاقة منذ اختراع حرائق الحطب. وعلى الرغم من تغير طرق استخدامنا لموارد الكتلة الحيوية، إلا أن الكتلة الحيوية مصدر رئيسي للطاقة على مستوى العالم. في هذه المدونة، نوضح في هذه المدونة أساسيات كيفية تسخير الكتلة الحيوية وتحويلها إلى طاقة متجددة.
ما هي الطاقة الحيوية؟
الطاقة الحيوية هي عملية تحويل المواد العضوية، المعروفة باسم الكتلة الحيوية، التي تنتجها النباتات أو الحيوانات إلى طاقة. تقوم النباتات بعملية البناء الضوئي لتحويل طاقة الشمس إلى مغذيات يمكنها استخدامها للنمو. والكتلة الحيوية هي الفضلات الناتجة عن المادة النباتية أو الفضلات الحيوانية التي تحتوي على طاقة مخزنة من الشمس. ونحن اليوم نستخدم الكتلة الحيوية في شكل خشب ومخلفات المحاصيل ومخلفات الحيوانات وحتى القمامة.
ما هي فوائد الطاقة الحيوية؟
غالباً ما يتم التخلص من النفايات المنتجة في الصناعات الزراعية والحرجية في مدافن النفايات أو عن طريق الحرق أو التسميد. وباستخدام هذه الموارد لتوليد الطاقة الحيوية، فإننا نحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، ونحول النفايات من مدافن النفايات، ونخلق مصادر دخل إضافية. الكتلة الحيوية مورد متجدد لأنها وفيرة وتتجدد بسرعة. ومع الإدارة المسؤولة، يمكن أن تكون الطاقة الحيوية محايدة الكربون. وهذا يعني أنه على الرغم من انبعاث الكربون في الغلاف الجوي عند تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة، فإن عملية إنتاج الكتلة الحيوية تسحب نفس الكمية من الكربون من الغلاف الجوي. وتخلق هذه العملية حلقة مستدامة من النمو والاستخدام.
ما هي عيوب الطاقة الحيوية؟
والطريقة الأساسية لتحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة هي من خلال الحرق، الذي يطلق غازات يمكن أن تسهم في تلوث الهواء. إذا كانت موارد الكتلة الحيوية تزرع في المقام الأول لاستخدامها في الطاقة الحيوية، فسيتعين علينا الحفاظ على مساحات كبيرة من الأراضي والمياه. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال بناء وتشغيل محطات توليد الطاقة من الكتلة الحيوية مكلفاً. ومع تحسن تكنولوجيا الكتلة الحيوية وانخفاض تكلفة إنشاء المرافق، من المهم تنفيذ ممارسات مستدامة تراعي سلسلة التوريد بأكملها. وبهذه الطريقة، يمكننا ضمان الاستخدام المسؤول للموارد عند إنشاء الطاقة الحيوية.
كيف يمكننا تسخير الطاقة الحيوية؟
الاحتراق المباشر
الاحتراق المباشر هو عملية حرق الكتلة الحيوية في موقد أو فرن يطلق الطاقة في شكل حرارة. تُستخدم هذه الحرارة لتوليد البخار لتشغيل التوربينات التي تولد طاقة ميكانيكية يتم تحويلها إلى كهرباء. كما يمكن استخدام الاحتراق المباشر في تسخين الفضاء والمياه في المباني.
الهضم اللاهوائي
يطلق تحلل الكتلة الحيوية غاز الميثان وغاز ثاني أكسيد الكربون. في عملية الهضم اللاهوائي، يتم وضع الكتلة الحيوية من السماد الطبيعي ومخلفات الطعام والمواد العضوية الأخرى في حاوية محكمة الإغلاق بدون أكسجين. وبمجرد احتوائها، يتم تكسير هذه الكتلة الحيوية بواسطة البكتيريا، التي تنتج الغاز كمنتج ثانوي. ثم يتم جمع هذا الغاز واستخدامه كبديل متجدد للغاز الطبيعي.
تحويل الوقود
كما يمكن تحويل الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي يعمل كبديل للوقود الأحفوري. ويمكن تحويل كتلة الكتلة الحيوية إلى وقود من خلال التحويل الكيميائي الحراري الكيميائي أو التحويل الكيميائي أو التحويل البيولوجي. يستخدم التحويل الكيميائي الحراري الحرارة لتوليد الوقود في حاوية مضغوطة. ويمكن أن يكون هذا الوقود صلباً أو سائلاً أو غازاً حسب العملية الدقيقة. يستخدم التحويل الكيميائي مواد كيميائية لتوليد وقود سائل، وعادةً ما يكون على شكل وقود حيوي. التحويل البيولوجي هو تخمير الكتلة الحيوية إلى إيثانول، والذي يستخدم عادةً في وقود النقل.
هل يمكن استخدام الطاقة الحيوية في النقل؟
يمكن استخدام الوقود الحيوي السائل في المركبات كبديل للبنزين. وأكثر أنواع الوقود الحيوي السائل شيوعاً هو الإيثانول المصنوع من السكريات في الحبوب، والديزل الحيوي المصنوع من الزيوت الطبيعية. يوفر كلا الوقودين بدائل أنظف للبنزين ووقود الديزل. وغالباً ما يتم خلط هذا الوقود البديل مع مصادر الوقود التقليدية. وفي الواقع 97% من جميع أنواع البنزين في الولايات المتحدة على بعض الإيثانول. ويخلط معظم البنزين مع الإيثانول بنسبة 10%، ولكن يمكن للمركبات التي تعمل بالوقود المرن أن تعمل بما يصل إلى 83% وقود الإيثانول 83%.
حقائق ممتعة
- 39% من تأتي الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة من الكتلة الحيوية.
- يستخدم العديد من المزارعين الأمريكيين الطاقة الحيوية من روث الحيوانات. يمكن لمزرعة بها 1,000 بقرة أن تنتج ما يكفي من السماد لتوليد ما يصل إلى 300 منزل كل يوم.
- أنشأت صناعة الكتلة الحيوية 285,000 وظيفة في الولايات المتحدة، مع إمكانية التوسع في السنوات القادمة
هل تبحث عن المزيد من مدونات الطاقة 101؟ اشترك في مدوناتنا الشهرية النشرة الإخبارية الإلكترونية ليصلك هذا المحتوى والمزيد إلى صندوق الوارد الخاص بك مباشرةً.
