تركز سلسلة Energy 101 من MCE على سبب وكيفية استخدام الطاقة المتجددة حتى تتمكن من معرفة المزيد حول مفاهيم مثل فوائد الكتلة الحيوية والعلم الكامن وراء الطاقة الشمسية. اتبحث عن المزيد؟ تحقق من الروابط في هذه المدونة لقراءة المزيد عنها الطاقة 101 أو للتعمق في أعماقنا خبير الطاقة مسلسل.
يستخدم البشر الطاقة الحيوية، أو الكتلة الحيوية، كمصدر للطاقة منذ اختراع حرائق حرق الأخشاب. في حين أن الطرق التي نستخدم بها موارد الكتلة الحيوية قد تغيرت، إلا أن الكتلة الحيوية هي مصدر عالمي رئيسي للطاقة. في هذه المدونة، نقوم بتحليل 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 التمثيل الضوئي لتحويل طاقة الشمس إلى عناصر غذائية يمكنها استخدامها للنمو. الكتلة الحيوية هي النفايات الناتجة من المواد النباتية أو النفايات الحيوانية التي تحتوي على الطاقة المخزنة من الشمس. نستخدم اليوم الكتلة الحيوية على شكل خشب، ومخلفات المحاصيل، ومخلفات الحيوانات، وحتى القمامة.
ما هي فوائد الطاقة الحيوية؟
غالبًا ما يتم التخلص من النفايات الناتجة عن الصناعات الزراعية والحرجية في مدافن النفايات أو عن طريق الحرق أو التسميد. وباستخدام هذه الموارد لإنتاج الطاقة الحيوية، فإننا نحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، ونحول النفايات من مدافن النفايات، ونخلق مصادر دخل إضافية. تعتبر الكتلة الحيوية موردًا متجددًا لأنها وفيرة وتتجدد بسرعة. ومع الإدارة المسؤولة، يمكن للطاقة الحيوية أن تصبح محايدة للكربون. وهذا يعني أنه على الرغم من إطلاق الكربون في الغلاف الجوي عندما يتم تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة، فإن عملية تكوين الكتلة الحيوية تسحب نفس الكمية من الكربون من الغلاف الجوي. تخلق هذه العملية حلقة مستدامة من النمو والاستخدام.
ما هي عيوب الطاقة الحيوية؟
الطريقة الأساسية لتحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة هي من خلال الحرق، مما يؤدي إلى إطلاق الغازات التي يمكن أن تساهم في تلوث الهواء. وإذا كان لنا أن نزرع موارد الكتلة الحيوية في المقام الأول لاستخدامها في الطاقة الحيوية، فسوف يتعين علينا أن نحافظ على كميات كبيرة من الأراضي والمياه. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال بناء وتشغيل محطات طاقة الكتلة الحيوية مكلفًا. مع تحسن تكنولوجيا الكتلة الحيوية وانخفاض تكلفة إنشاء المرافق، من المهم تنفيذ ممارسات مستدامة تأخذ في الاعتبار سلسلة التوريد بأكملها. وبهذه الطريقة، يمكننا ضمان الاستخدام المسؤول للموارد عند إنتاج الطاقة الحيوية.
كيف نستغل الطاقة الحيوية؟
الاحتراق المباشر
الاحتراق المباشر هو عملية حرق الكتلة الحيوية في جهاز الاحتراق أو الفرن الذي يطلق الطاقة في شكل حرارة. تُستخدم هذه الحرارة لإنتاج البخار لتشغيل التوربين، مما يولد طاقة ميكانيكية يتم تحويلها إلى كهرباء. يمكن أيضًا استخدام الاحتراق المباشر في تسخين الفضاء والمياه في المباني.
الهضم اللاهوائي
يؤدي تحلل الكتلة الحيوية إلى إطلاق غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. في عملية الهضم اللاهوائي، يتم وضع الكتلة الحيوية من السماد ومخلفات الطعام والمواد العضوية الأخرى في حاوية محكمة الإغلاق بدون الأكسجين. وبمجرد احتوائها، يتم تفكيك هذه الكتلة الحيوية بواسطة البكتيريا، مما يؤدي إلى إنتاج الغاز كمنتج ثانوي. ثم يتم جمع هذا الغاز واستخدامه كبديل متجدد للغاز الطبيعي.
تحويل الوقود
ويمكن أيضًا تحويل الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي يعمل كبديل للوقود الأحفوري. يمكن تحويل كتلة الكتلة الحيوية إلى وقود من خلال التحويل الكيميائي الحراري، أو التحويل الكيميائي، أو التحويل البيولوجي. يستخدم التحويل الكيميائي الحراري الحرارة لإنتاج الوقود في حاوية مضغوطة. يمكن أن يكون هذا الوقود صلبًا أو سائلًا أو غازيًا اعتمادًا على العملية الدقيقة. يستخدم التحويل الكيميائي المواد الكيميائية لإنتاج الوقود السائل، عادة في شكل وقود الديزل الحيوي. التحويل البيولوجي هو تخمير الكتلة الحيوية إلى الإيثانول، والذي يستخدم عادة لوقود النقل.
هل يمكن استخدام الطاقة الحيوية في النقل؟
يمكن استخدام الوقود الحيوي السائل في المركبات كبديل للبنزين. الوقود الحيوي السائل الأكثر شيوعًا هو الإيثانول، المصنوع من السكريات الموجودة في الحبوب، والديزل الحيوي، المصنوع من الزيوت الطبيعية. يوفر كلا النوعين من الوقود بدائل أنظف للبنزين ووقود الديزل. غالبًا ما يتم خلط أنواع الوقود البديلة هذه مع مصادر الوقود التقليدية. في الحقيقة، 97% لجميع البنزين في الولايات المتحدة يحتوي على بعض الإيثانول. يتم خلط معظم البنزين مع الإيثانول 10%، لكن يمكن لمركبات الوقود المرنة أن تعمل بما يصل إلى 83% وقود الإيثانول.
حقائق ممتعة
- 39% من الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة تأتي من الكتلة الحيوية.
- يستخدم العديد من المزارعين الأمريكيين الطاقة الحيوية من السماد الحيواني. يمكن لمزرعة تحتوي على 1000 بقرة أن تنتج ما يكفي من السماد لتشغيل ما يصل إلى 1000 بقرة 300 منزل كل يوم.
- لقد خلقت صناعة الكتلة الحيوية 285.000 فرصة عمل في الولايات المتحدة، مع إمكانية التوسع في السنوات المقبلة
هل تبحث عن المزيد من مدونات الطاقة 101؟ اشترك في موقعنا الشهري النشرة الإلكترونية للحصول على هذا المحتوى والمزيد يتم تسليمه مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.