تطور الطاقة الخضراء: من التخصصي إلى الرئيسي

الأسس المبكرة لـ الطاقة الخضراء الاستخدام

مراحيض المياه والرياح: أنظمة الطاقة المتجددة الأولى للبشرية

بالمثل، تُعد المراوح المائية والرياحيات إنجازات مبكرة مبتكرة في أنظمة الطاقة المتجددة والتي كان لها تأثير إيجابي كبير على تطور الحضارات من خلال تحسين مستويات الإنتاجية في القطاعات الزراعية والصناعية. ظهرت المراوح المائية لأول مرة في اليونان القديمة والصين وكانت وظائفها الرئيسية مرتبطة بطحن الحبوب وضخ المياه للري. استخدمت هذه الأجهزة القوة الحركية للمياه الجارية، وأعادت توجيه هذا التدفق لتشغيل مجموعة من العجلات أو التروس. وقد كان لفعالية المراوح المائية تأثير واضح ومفيد على هذه المجتمعات، حيث كانت الآليات اليدوية السابقة بعيدة عن تحقيق التوقعات. كما لعبت الرياحيات دورًا أساسيًا في تطور الحضارات؛ فقد استخدمها الفرس لأول مرة، وبحلول القرن السادس عشر، أصبح الهولنديون محترفين في هذه التقنية. اعتمدت الرياحيات على قوة الرياح الطبيعية غير المقيدة وساهمت في طحن الحبوب وضخ المياه وتقطيع الخشب. بشكل عام، ساعدت التكنولوجيات المبكرة للطاقة المتجددة في تطوير الأنظمة المعاصرة من خلال إظهار الإنتاج الكامل للطاقة الناتجة عن مختلف المتجهات الفيزيائية الطبيعية.

هذه الثورة الضرورية في نموذج الصناعة تبدو أكثر وضوحًا في عجلة الماء المستخدمة في المحرك، على سبيل المثال، والتي تتكون أساسًا من شكل خشبي! تعتمد العجلات الهيدروليكية أو عجلات الماء على مصدر مائي سطحي كوسيلة لتوليد القوة الهيدروليكية، لتشغيل أنواع مختلفة من الآلات التي تحتاج إلى قوة مستمرة مثل مطاحن الحبوب، والمعامل، ومills النجارة. تتجلى هذه الأفكار أيضًا في التكنولوجيا المتجددة القائمة على الرياح والماء، والتي تسعى إلى تعظيم تحويل المصادر الطبيعية مثل الرياح والماء إلى طاقة. عند النظر إلى الوراء، كان للرؤية العميقة والتشجيع من خلال الطواحين الهوائية الضخمة في فارس دور مبكر، بالإضافة إلى الاستخدام الواسع لعجلات الماء في اليونان القديمة، كلها كانت خطوات كبيرة للأمام فيما يتعلق بما أرادته المجتمعات من تصميم وقدرات التكنولوجيا في ذلك الوقت.

الابتكارات في القرن التاسع عشر: ولادة التكنولوجيا الفوتوفولطائية

القرن التاسع عشر علامة البداية لعصر جديد من الطاقة المتجددة عندما تم تطوير أول خلايا PHOTOVOLTAIC. كل شيء بدأ في عام 1939 عندما اكتشف ألكسندر إدموند بيكريل التأثير الفوتوفولتائي. وجد الفيزيائي الفرنسي أن بعض المواد تنتج تيارًا كهربائيًا عند تعريضها لأشعة الشمس المباشرة. كان هذا الاكتشاف العلمي أحد العناصر الحرجة لتطوير تقنية الطاقة الشمسية. بدأت التطورات الأولى فوراً في إنتاج الخلايا الفوتوفولتايكية قبل قرنين من الزمن، في الخمسينيات. بدأت هذه الإنجازات بإنشاء أول خلايا شمسية عملية. كانت الغالبية العظمى من هذه الخلايا مصنوعة من السيليكون، مما قدم مستوى عالٍ من الكفاءة والتنافسية أثناء التشغيل.

للمراحل التكنولوجية تأثيرات واسعة على تطوير واستخدام طاقة الشمس. فقد وضع أساساً سمح لاحقاً بالابتكارات التي ثورة أداء وإنتاجية الحلول الشمسية. على سبيل المثال، كانت كفاءة الخلايا الشمسية الأولى تصل إلى 6٪ فقط، لكن الأمثلة الحديثة التي تستخدم مواد البيروفسكايت قد سجلت كفاءة تزيد عن 20٪. في المجمل، لعب القرن التاسع عشر دوراً محورياً في تحديد معايير تطور طاقة الشمس. فقد مكن من التقدم التكنولوجي الذي سمح منذ ذلك الحين بتطوير أنظمة شمسية معقدة وصديقة للبيئة ومرافق تخزين.

القرن العشرين: تحولات سياسية وقفزات تقنية

متطلبات الطاقة بعد الحرب وتسلط الوقود الأحفوري

بعد الحرب العالمية الثانية، زاد الطلب العالمي على الطاقة بشكل كبير، مع التصنيع السريع والتحضر. كان ذلك وقت النمو الأسي في استخدام الوقود الأحفوري، في استهلاك الفحم والنفط والغاز الطبيعي الذي أصبح أساسًا لشبكة الطاقة العالمية. عكست هيمنة الوقود الأحفوري العديد من السياسات المرتبطة بالطاقة، والتي غالبًا ما أولت الأولوية للمكاسب الاقتصادية قصيرة الأجل على حساب الاستدامة طويلة الأمد. وللأسف، أدى هذا إلى زيادة انبعاثات الغازات الدفيئة، وبعد بضع عقود، بدأت تغيرات المناخ في الظهور كقضية أكثر واقعية. لا يزال الوقود الأحفوري يدعم معظم إنتاج الطاقة، حيث تشير البيانات من الوكالة الدولية للطاقة إلى مدى تأخر الانتقال إلى الطاقة الخضراء. بدأ الطلب على مصادر الطاقة البديلة في الزيادة استجابةً لزيادة الوعي البيئي.

أزمة النفط في السبعينيات: دافع لأبحاث الطاقة الشمسية/الرياح

يُعتبر أزمة النفط في سبعينيات القرن العشرين نقطة تحول من قبل العديد، حيث بدأ البلدان في جميع أنحاء العالم إعادة تقييم جداول أعمال الطاقة لديهم وهشاشة اعتمادهم على الوقود الأحفوري. كانت هذه الأزمة أيضًا محركًا رئيسيًا لأبحاث وتطوير الطاقة الشمسية والرياح، حيث بحثت الحكومات عن التنويع في مزيج الطاقة لديها وتقليل الاعتماد على النفط. كان في هذا الوقت بدأت وكالة ناسا تلعب دورًا رياديًا في التقدم في مجال الطاقة الشمسية، مما دفع الحدود التي جعلت صناعة الطاقة الشمسية كما هي موجودة اليوم ممكنة. كانت هناك زيادة في الوعي العام بضرورة تحقيق الاستقلال في مجال الطاقة مما أدى إلى تغييرات سياسية وكذلك استثمارات في مشاريع الطاقة البديلة. على سبيل المثال، زاد الاستثمار في البحث في الطاقة المتجددة بشكل كبير وباتت فكرة التوفيق بين استخدام بدائل الطاقة الجديدة باعتبارها طريقة محتملة للمضي قدمًا.

بروتوكول كيوتو والتزامات الطاقة المتجددة العالمية

[1] كان بروتوكول كيوتو، الذي تم التصديق عليه في عام 1997، خطوة مهمة على المستوى العالمي لمكافحة تغير المناخ، لأنه التزم بتقليل غازات الاحتباس الحراري. هذا الاتفاق العالمي وضع أهدافًا قانونية ملزمة للدول المتقدمة التي كانت مطلوب منها الاستثمار في الطاقة النظيفة لتحقيق هذه الأهداف. وقد حفز البروتوكول الاستثمار في الطاقة المتجددة وأدى إلى سلسلة من الالتزامات السياسية المتعلقة بتغير المناخ من قبل الدول المتقدمة، مما أسس لتدابير التنمية المستدامة المستقبلية. قد تم إضافة طاقة كبيرة عالميًا في مجال الطاقة المتجددة، مع العديد من الدول التي تجاوزت أهدافها لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري منذ التنفيذ. كان للبروتوكول القدرة لأن يكون تغييرًا جوهريًا، حيث أظهر أن التعاون العالمي يمكن أن يكون قوة فعالة في مواجهة تغير المناخ من خلال تدابير الطاقة المتجددة.

إنجازات تخزين الطاقة تمكين التبني الواسع

تطور أنظمة بطاريات الطاقة الشمسية لـ الرئيسية الاستخدام

لقد تغير نمو أنظمة بطاريات الطاقة الشمسية للاستخدام المنزلي بشكل كبير خلال العقد الماضي. في النماذج التقليدية الأولى، كانت هذه الأنظمة غالباً ضخمة وغير فعالة ومرتفعة التكلفة، مما أدى إلى إحباط العديد من أصحاب المنازل عن الاستثمار في هذه التقنية الواعدة. ومع ذلك، بفضل التطورات مثل تطوير بطاريات الليثيوم أيون، أصبحت هذه الأنظمة أكثر كفاءة وأقل تكلفة. وبالتالي، كان هناك ارتفاع ملحوظ في تخزين المنزل الذي جعل تخزين بطاريات الكهرباء الشمسية متاحاً لمعظم أصحاب المنازل. أصبح الاستخدام من قبل أصحاب المنازل أكثر شيوعاً في السنوات الأخيرة، مع زيادة سريعة في نسبة دمج أنظمة بطاريات الطاقة الشمسية بسبب الحوافز وانخفاض تكاليف استخدام التكنولوجيا التجارية. وفقاً للإحصائيات، فإن استخدامها ينمو بسرعة: هذه التكنولوجيا الحديثة أصبحت مكوناً أساسياً لحلول ألواح السقف الشمسية.

الحلول على مستوى الشبكة لتخزين بطاريات الكهرباء الشمسية

بالإضافة إلى ذلك، أصبحت تخزين البطاريات على مستوى الشبكة أمرًا أساسيًا في إدارة الطاقة المنتجة من الشمس والرياح، وهما مصدران غير متوقعين للطاقة. وهذا يعني أن أنظمة تخزين بطاريات الشبكة لعبت أدوارًا ملحوظة في توازن الشبكة من خلال ضمان توفير طاقة مستمرة للشبكة. نتائج المشاريع الناجحة في مختلف أنحاء العالم، بما في ذلك كاليفورنيا وأستراليا، تؤكد أن البطاريات الكبيرة هي وسيلة فعالة لإزالة محطات توليد الطاقة بالفحم وإدارة طاقة الرياح والشمس. بالإضافة إلى ذلك، لها تأثير اقتصادي على سوق الطاقة لأنها تساعد في توفير التكاليف وتبنّي الطريقة الخضراء لإنتاج الطاقة. ومن المتوقع أن نتائج الدراسات الحديثة تدعم ذلك من خلال إضافة القدرة والموثوقية، مما يدعم الاستخدام المحلي لمصدر الطاقة المتجددة.

تقليل التكاليف في تخزين الليثيوم-يون والتخزين الحراري

أصبحت بطاريات الليثيوم أيون أكثر تحملًا من حيث التكلفة وأرخص بفضل تقدم التكنولوجيا الذي ساهم في تقليل التكلفة بشكل كبير لإنتاج بطارية الليثيوم أيون. لقد كان هذا التقدم التكنولوجي عاملاً ممكّنًا لتبني تقنيات تخزين البطاريات على نطاق واسع. كما بدأ تخزين الطاقة الحرارية أن يصبح حلًا مكمّلًا عبر أفق تقنيات الطاقة المتجددة، مما يوفر الاعتمادية ويعزز صمود الشبكة. خلال العقد الماضي، شهدنا انخفاضًا كبيرًا في أسعار هذه التقنيات بفضل الابتكار التكنولوجي واقتصاديات الحجم، وبالتالي أصبحت هذه التقنيات متاحة أكثر للمستخدمين الفرديين والصناعيين. من الواضح أن خفض التكاليف سيكون ضروريًا لاستمرار انتشار الطاقات المتجددة ولتكامل تقنيات التخزين المختلفة لتوازن مزيج الطاقة.

التبني العالمي: دراسات حالة في انتقال الطاقة

مبادرات الطاقة المتجددة في آسيا الوسطى من قبل المنظمة للتعاون والأمن في أوروبا (OSCE)

لعبت منظمة الأمن والتعاون في أوروبا (OSCE) دورًا رئيسيًا في تشجيع مبادرات الطاقة المتجددة عبر آسيا الوسطى. تهدف أنشطتهم إلى تعزيز التنمية المستدامة من خلال المشاريع المستهدفة وتكوين تحالفات مع الحكومات المحلية والشركاء العالميين. تُظهر الأمثلة من المنطقة كيف تعمل مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بنجاح، مما يزيد من إمدادات الطاقة وفي نفس الوقت تُعزز التنمية المستدامة والتقدم الاجتماعي والاقتصادي. ارفع هذه الفكرة الشائعة إلى مستوى أعلى: في كازاخستان، ترجمت هذه الجهود فقط إلى استثمارات حقيقية، مثل الاستثمار البالغ 1.5 مليار دولار الذي قد سمعتَ عنه في منطقة جامبيل لبناء محطة طاقة رياح جديدة. تكون الفوائد الاجتماعية والاقتصادية كبيرة، حيث تستفيد المجتمعات المحلية من أشكال أنقى للطاقة، وفرص عمل جديدة، وانخفاض الاعتماد على الوقود الأحفوري. توضح هذه المبادرات التزام منظمة الأمن والتعاون في أوروبا بتعزيز أمن الطاقة وإسهامها في مستقبل أخضر في آسيا الوسطى.

مزرعة إيفانبا للطاقة الشمسية: توسيع حلول الطاقة على مستوى المرافق

يعتبر نظام إنتاج الكهرباء الشمسية إيفانباه تغييرًا كبيرًا في مجال الطاقة الشمسية على نطاق واسع. يقع هذا المجمع في صحراء موهافي بكاليفورنيا، ويستند إلى تقنية الجيل التالي لطاقة الشمس المركزة (CSP)، والتي تعمل مثل سلفها باستخدام المرآت لتوجيه أشعة الشمس نحو الأبراج لإنتاج الكهرباء. هذه التقنية تمكن من تعظيم حصاد واستخدام الطاقة مع تخزينها، وتقليل البصمة البيئية مقارنة بمصادر الطاقة التقليدية. منذ تشغيله، قدم إيفانباه فوائد كبيرة لنمو الطاقة المتجددة في كاليفورنيا، وزاد القيمة الاقتصادية من خلال توفير الوظائف، وأمن إمدادات طاقة أكثر استقرارًا مع انبعاثات كربونية أقل، بالإضافة إلى تقديم قاعدة ضريبية مستقرة للمجتمعات المحلية. الحقيقة أن المجمع يمكنه إنتاج كمية ضخمة من الطاقة خلال عام واحد هي دليل على أن المشاريع الشمسية الكبرى يمكن أن تغير عالم الطاقة وتجعل المستقبل المستدام أكثر قابلية للتحقيق.

الدول النامية تقف جسرًا فوق الفجوة للطاقة الخضراء

تسعى الدول الناشئة بشكل مستمر إلى تنفيذ مشاريع الطاقة المتجددة لتقليل الفجوة في توفير الطاقة. من خلال نشر نماذج تمويل مرنة وتصميم حلول تقنية تتناسب مع الواقع المحلي، نرى تقدمًا مذهلاً في الانتقال إلى الطاقة المتجددة في هذه الدول. وتوضح عدة مبادرات في إفريقيا وآسيا هذا التحرك؛ فعلى سبيل المثال، كان هناك اعتماد واسع على الطاقة الشمسية خارج الشبكة في كينيا، مما زاد من الوصول إلى الطاقة بشكل كبير في المناطق الريفية. وبالمثل، وفرت أنظمة المنازل الشمسية في بنجلاديش قدرة الوصول إلى طاقة رخيصة للقرى، ما دعم التنمية الاقتصادية وحسّن من مستوى المعيشة. كما يمكن قياس عوائدها أيضًا؛ إذ تشير الدراسات إلى أن الإنفاق الأكبر على الطاقة المتجددة يعني مستويات أعلى من الوصول إلى الطاقة والنمو الاقتصادي. وتُظهر هذه النجاحات أهمية التعاون الدولي واستراتيجيات التكيف اللازمة لتحقيق انتقال طاقي فعال في المناطق النامية.

معالم القرن الحادي والعشرين: من التخصص إلى تكافؤ الشبكة

2000-2020: نمو هائل في طاقة الرياح والطاقة الشمسية

شهد العالم نهضة غير مسبوقة في تركيبات طاقة الرياح والطاقة الشمسية من عام 2000 إلى عام 2020. كان الكثير من هذا التوسع مدفوعًا بتطور تقني ملحوظ ساهم في تحسين الكفاءة، وتراجع التكاليف، وبالتالي جعل الاستثمارات الوطنية في البنية التحتية للطاقة المتجددة أكثر قابلية اقتصادية. مثال لافت هو أن الطاقة الشمسية المركبة عالميًا ارتفعت من 1.3 جيجاوات في عام 2000 إلى رقم رائع بلغ 623 جيجاوات بحلول عام 2020، مما يعكس حجم الاستثمار والتبني. بالمقابل، ارتفعت طاقة الرياح من 17 جيجاوات في عام 2000 إلى أكثر من 651 جيجاوات في عام 2020. كان لهذا التوسع تأثير كبير على السياسات الوطنية للطاقة، مع التركيز على الانتقال إلى مصدر أنظف للطاقة وتحسين أمن الطاقة.

شبكات ذكية وأنظمة إدارة الطاقة المستندة إلى الذكاء الاصطناعي

نعيش في عالم متزايد الذكاء - من هواتفنا وشاشات التلفاز، إلى سياراتنا وكل شيء بينهما. !*\ \nPlantronics رسمياPlantronicsOfficialسبتمبر 12، 2019