أخبار التكنولوجيا

تحديات مواد الطاقة المتجددة – أخبار إلكترونيات الطاقة


أصبحت الطاقة المتجددة حلاً شائعًا بشكل متزايد لتقليل البصمة الكربونية لقطاع الطاقة. تعد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية من أكثر مصادر الطاقة المتجددة استخدامًا ، وهي توفر بديلاً نظيفًا ومستدامًا وفعالًا من حيث التكلفة لمصادر الطاقة التقليدية مثل الفحم والغاز الطبيعي. يكشف تحليل جديد أن هناك وفرة من الألومنيوم والصلب والمعادن الأرضية النادرة المتاحة.

وفقًا لتقرير صادر عن وكالة الطاقة الدولية (IEA) ، هناك مواد كافية لإنتاج البنية التحتية للطاقة المتجددة اللازمة لتلبية الطلب العالمي على الطاقة. اتفق القادة في جميع أنحاء العالم في اتفاقيات باريس للمناخ على أن تهدف إلى منع الاحترار العالمي من تجاوز 1.5 درجة مئوية ، ويستلزم تحقيق هذا الهدف إنشاء بنية تحتية جديدة واسعة النطاق. في الواقع ، لدينا أكثر من مواد كافية لتزويد العالم بالطاقة المتجددة.

معالجة البولي سيليكون للألواح الشمسية كثيفة الاستهلاك للطاقة ، وتنتج انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. (المصدر: Getty Images)

ومع ذلك ، يجب الاعتراف بأنه وسط كل المعلومات الإيجابية ، هناك عيب كبير. على الرغم من التقدم في التكنولوجيا والبنية التحتية ، إلى جانب توافر المواد ، يمكن أن يكون التعدين ومعالجة الموارد المتجددة أمرًا صعبًا. إذا لم يتم شراء المواد بطريقة مسؤولة ، فقد يؤدي ذلك إلى آثار بيئية ضارة وحتى انتهاكات لحقوق الإنسان.

طاقة الرياح هي واحدة من أسرع مصادر الطاقة المتجددة نموًا على مستوى العالم. تقدر الدراسة أن هناك مواد كافية لدعم تركيب توربينات الرياح القادرة على إنتاج 20 تيراواط من الطاقة. هذا أكثر من كافٍ لتلبية احتياجات الطاقة في العالم ، والتي تقدر حاليًا بحوالي 18 تيراواط. تظهر الدراسة أن هناك ما يكفي من المواد المتاحة ، بما في ذلك الألياف الزجاجية والمعادن الأرضية النادرة ، لبناء توربينات الرياح اللازمة.

الطاقة الشمسية هي مصدر آخر للطاقة المتجددة شهد نموًا هائلاً في السنوات الأخيرة. أظهرت الدراسة أن هناك مواد كافية ، مثل السيليكون ومواد أخرى ، لإنتاج ألواح كهروضوئية يمكنها إنتاج 40 تيراواط من الطاقة. هذه الكمية من الطاقة هي أكثر من ضعف الطلب العالمي الحالي على الطاقة. تشير الدراسة أيضًا إلى أن تكلفة إنتاج الألواح الكهروضوئية قد انخفضت بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، مما يجعلها في متناول عدد أكبر من الناس.

تتطلب معظم التقنيات المتجددة بعض المواد السائبة ، مثل الألمنيوم والأسمنت والصلب. ومع ذلك ، يجب ملاحظة أن بعض جوانب العملية تتطلب استخدام مكونات متخصصة. يتم تشغيل الألواح الشمسية بواسطة البولي سيليكون ، بينما تتطلب توربينات الرياح الألياف الزجاجية لشفراتها الدوارة والمعادن الأرضية النادرة لمولداتها. لتلبية الطلب المتزايد على طاقة الرياح ، يجب أن يتضاعف إنتاج الديسبروسيوم والنيوديميوم ، وهما معادن الأرض النادرة المستخدمة في مغناطيس توربينات الرياح ، أربعة أضعاف في العقود القادمة. تهيمن الصين على السوق العالمية للبولي سيليكون من الدرجة الشمسية ، وهو مكون رئيسي في الألواح الشمسية. تتجاوز حصتها في جميع مراحل التصنيع الرئيسية للألواح الشمسية اليوم 80 ٪ ، وفقًا للتقرير ، وبالنسبة للعناصر الرئيسية بما في ذلك البولي سيليكون والرقائق ، فمن المقرر أن ترتفع هذه النسبة إلى أكثر من 95 ٪ في السنوات القادمة ، بناءً على قدرة التصنيع الحالية تحت التشيد.

دراسة عن المواد المستخدمة في التقنيات المتجددة.
دراسة حول المواد المستخدمة في التقنيات المتجددة (المصدر: McKinsey & Company)

عدد قليل من دراسات الحالة والبحوث

وفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Joule هذا الأسبوع ، فإن المواد المطلوبة للحفاظ على درجة حرارة العالم بحد أقصى 1.5 درجة مئوية لا تشكل سوى جزء صغير من إجمالي الموارد الجيولوجية للأرض. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج بعد دراسة السيناريوهات المختلفة. إجمالي الانبعاثات من التعدين ومعالجة المواد كبير. ولكن إذا قمنا بقياسها على المدى الطويل ، فإنها تضيف ما يصل إلى أقل من عام من الانبعاثات العالمية من الوقود الأحفوري.

عند النظر إليها على مدى فترة زمنية أطول ، مثل الثلاثين عامًا القادمة ، قد يبدو إجمالي الانبعاثات من هذه الأنشطة ضئيلًا نسبيًا مقارنة بالانبعاثات العالمية السنوية الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري. وهذا يسلط الضوء على الحاجة المستمرة للتحول نحو مصادر الطاقة المتجددة وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الوقود الأحفوري للتخفيف من آثار تغير المناخ. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تساعد التطورات في الحد من الانبعاثات من الصناعات الثقيلة مثل الصلب والأسمنت في تقليل الأثر البيئي لإنشاء البنية التحتية للطاقة المتجددة.

الطلب المادي في سيناريوهات التخفيف من تغير المناخ.
الطلب على المواد في سيناريوهات التخفيف من تغير المناخ (المصدر: Zenodo)

وفقًا لدراسة أجراها البنك الدولي عام 2020 ، من المتوقع أن يرتفع الطلب على مواد البطاريات ، بما في ذلك الجرافيت والليثيوم والكوبالت ، من الآن وحتى عام 2050 ، مما يتطلب زيادة في الإنتاج السنوي بأكثر من 450٪ من مستويات 2018. على الرغم من التحديات في إنتاج مواد البطاريات ، يوضح وانج أن احتياطيات العالم من المواد اللازمة للبنية التحتية للطاقة النظيفة كافية للمواقف التي يرتفع فيها الطلب. ومع ذلك ، فإن استخراج هذه المواد من الأرض سيشكل تحديات اجتماعية وبيئية ، خاصة لتلك المواد المستخدمة في البطاريات.

يستخدم السيليكون في رقائق أشباه الموصلات وكذلك الألواح الشمسية.
السيليكون المستخدم في رقائق أشباه الموصلات وكذلك الألواح الشمسية (المصدر: Getty Images)

على سبيل المثال ، استخرج البشر حوالي 700 مليون طن متري من النحاس منذ أن بدأنا التعدين. يسلط تويست الضوء على التوقعات الخاصة بمزيد من التعدين في 700 مليون طن متري أخرى في السنوات الثلاثين القادمة فقط لتلبية الأهداف المناخية. لا يكمن التحدي في وفرة المعادن مثل النحاس ولكن في عمليات الاستخراج والتنقية ، والتي من المحتمل أن تسبب صعوبات. وتجدر الإشارة إلى أن كلا من استخراج الوقود الأحفوري وشراء المواد لمصادر الطاقة المتجددة يمكن أن يؤدي إلى تدهور بيئي كبير. على سبيل المثال ، في غرب الولايات المتحدة ، يمكن أن تؤدي مقترحات التعدين لمواد مثل الليثيوم والنحاس إلى إزاحة السكان الأصليين من أراضيهم وتؤدي إلى التلوث.

بالإضافة إلى ذلك ، شهدت صناعة التعدين الكثير من القضايا التي أثيرت في السنوات الأخيرة فيما يتعلق بعمالة الأطفال وانتهاك حقوق الإنسان. حاليًا ، يتم استخراج بعض المواد من قبل العمال الذين يواجهون ظروف عمل غير عادلة أو استغلالية. على الرغم من محاولات القضاء على عمالة الأطفال ، إلا أنها لا تزال مشكلة واسعة الانتشار في تعدين الكوبالت في جمهورية الكونغو الديمقراطية. كما ارتبطت معالجة البولي سيليكون في الصين بالسخرة. تسلط هذه العوامل الضوء على الحاجة إلى تحسين معايير العمل والممارسات الأخلاقية في صناعة التعدين.

التحول إلى الطاقة المتجددة

إن ضمان أن عملية الحصول على المواد اللازمة لبناء مستقبل مستدام لا تضر بالناس أو البيئة أمر بالغ الأهمية في الانتقال إلى الطاقة المتجددة. يواجه العالم مفترق طرق ، والقرارات التي نتخذها الآن سيكون لها تأثير دائم على الأجيال القادمة.

إن اختيار الانتقال إلى مصادر الطاقة النظيفة واضح ، ولكن من المهم بنفس القدر ضمان إجراء هذا التحول بطريقة مستدامة ومسؤولة. من خلال التركيز على الممارسات الأخلاقية والمستدامة في استخراج المواد ، يمكننا بناء مستقبل مدعوم بالطاقة النظيفة مع حماية كل من الناس والبيئة. قال ديميتريوس باباثاناسيو ، المدير العالمي للطاقة والصناعات الاستخراجية بالبنك الدولي: “نحتاج حقًا إلى التوصل إلى حلول توفر لنا المواد التي نحتاجها بشكل مستدام ، والوقت قصير جدًا”.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *