المحتوى
- المقدمة
- الاستخدام التاريخي للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية
- صحوة طفيفة للطاقة المتجددة
- ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري
- موارد الوقود الأحفوري مستنفدة
- تغير المناخ
- الدعم الحكومي للطاقة المتجددة
- التحسينات التكنولوجية وانخفاض التكاليف
- التسويق والبنية التحتية
- اتجاهات الطاقة المتجددة الحديثة
- اتجاهات المستقبل
- أين سيتم تحديد موقع المشروعات المتجددة الجديدة؟
مصادر الطاقة المتجددة: يمكن استخدام مصادر الطاقة المتجددة دون تقليل الكمية التي يمكن إنتاجها في المستقبل. طاقة الرياح والطاقة الشمسية مثالان على مصادر الطاقة المتجددة. حقوق الطبع والنشر للصور iStockphoto / فرناندو ألونسو هيريرو.
المقدمة
"الطاقة المتجددة" هي الطاقة المنتجة من مصدر غير مستنفد بشكل دائم. تعتبر أشعة الشمس والرياح والمياه المتدفقة والحرارة الحرارية الأرضية والنباتات أمثلة على موارد الطاقة المتجددة. يمكن إنتاجها اليوم دون الإضرار بقدرتهم على الإنتاج في المستقبل.
على مدى العقد الماضي ، أصبح استخدام الطاقة المتجددة أكثر أهمية للناس والصناعة والحكومات. لماذا ا؟ لا يتم استنزاف موارد الطاقة المتجددة ، فهي تصبح أقل تكلفة ، ولها تأثير بيئي أكثر ليونة.
إحصاءات الطاقة المتجددة: في عام 2009 ، شكلت الطاقة المتجددة حوالي ثمانية في المائة من إنتاج / استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. وتمثل كل من الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والكتلة الحيوية ما لا يقل عن 1 ٪ من المجموع. المصدر: إدارة معلومات الطاقة.
استهلاك الطاقة المتجددة: الاتجاهات في إنتاج / استهلاك الطاقة المتجددة من 1950 إلى 2009. ازدادت كمية الطاقة المنتجة من المصادر المتجددة بشكل مطرد مع مرور الوقت. الأهم هو النمو السريع في الوقود الحيوي والرياح خلال العقد الماضي. المصدر: إدارة معلومات الطاقة.
الاستخدام التاريخي للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية
مصدران مهمان للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة هما دائمًا الطاقة الخشبية والمياه. يمكن اعتبار القوة الحيوانية أيضًا مصدرًا مبكرًا مهمًا للطاقة المتجددة. تمثل هذه الطاقة معظم الطاقة المنتجة في الولايات المتحدة تقريبًا حتى بدأ تعدين الفحم في منتصف القرن الثامن عشر وبدأت عمليات التنقيب عن النفط والغاز في منتصف القرن التاسع عشر.
بمجرد أن أصبح إنتاج الوقود الأحفوري تجاريًا ، تم استبدال الخشب والماء بالتدريج كوقود أولي. أصبحت أقل تكلفة وأكثر ملاءمة لتوفير احتياجات الطاقة في المنزل أو المصنع من الوقود الأحفوري من الخشب أو الماء. أصبح الوقود الأحفوري الوقود الأساسي الجديد. اليوم - بعد مرور أكثر من 100 عام - ما زالوا في هذا الوضع المهيمن.
استهلاك الطاقة المتجددة حسب القطاع: الاتجاهات في إنتاج / استهلاك الطاقة المتجددة حسب القطاع من عام 1950 حتى عام 2009. شهد استخدام الطاقة المتجددة في قطاع الطاقة الكهربائية والقطاعات الصناعية نمواً مطرداً. وقع انفجار في قطاع النقل في العقد الماضي. المصدر: إدارة معلومات الطاقة.
أعدت وكالة حماية البيئة الأمريكية هذه الخريطة المحتملة لتوليد طاقة الرياح. تبلغ مساحة المناطق الزرقاء الداكنة أكثر من 800 واط.
خريطة الطاقة الشمسية المحتملة: نشر المختبر الوطني للطاقة المتجددة عددًا من خرائط الطاقة الشمسية المحتملة. تمتلك جنوب غرب الولايات المتحدة أكبر إمكانات لمشاريع الطاقة الشمسية. معلومات أكثر تفصيلا.
صحوة طفيفة للطاقة المتجددة
سمح الوقود الأحفوري بتصنيع الولايات المتحدة ، لكن استخدامها كان يتجمع بشكل رئيسي حول المناجم والآبار حتى يتم تطوير طرق نقل فعالة. في المناطق البعيدة عن رواسب الفحم والنفط والغاز ، استمرت المياه والخشب وأحيانًا الرياح في تزويد الأمة بالطاقة.
منذ حوالي عام 1970 قدمت مصادر الطاقة المتجددة حوالي 5 ٪ إلى 7 ٪ فقط من استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. ومع ذلك ، في السنوات العشر الماضية ، حظيت الطاقة المتجددة باهتمام أكبر. تتضمن أسباب هذا الاهتمام المتزايد ما يلي:
ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري
لقد ارتفعت أسعار النفط والغاز الطبيعي والفحم بشكل مطرد ، ويمكن أن تكون أسعار الوقود الأحفوري متقلبة وغير متوقعة. على الرغم من أن الطاقة المتجددة كانت أكثر تكلفة من الناحية التاريخية ، إلا أن الفرق في التكلفة ينخفض مع ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري.
موارد الوقود الأحفوري مستنفدة
عندما بدأ تعدين الفحم في منتصف القرن الثامن عشر الميلادي ، كانت طبقات الفحم القريبة من السطح أول من يتم استغلاله. بمرور الوقت ، تم استخراج المعادن الأسهل والأعلى جودة من الفحم بسرعة. ما تبقى اليوم هو عادة أكثر صعوبة بالنسبة لي أو لديه جودة أقل.
سرعان ما وجد التنقيب عن النفط والغاز أكبر رواسب ضحلة. اليوم غالبًا ما تكون أهداف الاستكشاف أصغر وأعمق وتقع في بيئات صعبة مثل المحيطات العميقة أو القطب الشمالي.
تغير المناخ
الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي والفحم رواسب غنية من الكربون المدفون في عمق الأرض. تراكمت هناك ببطء على مدى مئات الملايين من السنين.
عندما يتم حرق الوقود الأحفوري ، يتم إرجاع الكربون الخاص به إلى الغلاف الجوي في شكل ثاني أكسيد الكربون - وهو أحد غازات الدفيئة التي تساهم في الاحتباس الحراري وتغير المناخ. في حوالي مائتي عام ، أنتج البشر وحرقوا جزءًا كبيرًا من موارد الوقود الأحفوري للأرض ، مما أدى إلى إرساله إلى الغلاف الجوي أسرع بنحو مليون مرة مما تمت إزالته لتكوين الوقود الأحفوري.
الدعم الحكومي للطاقة المتجددة
اليوم ، تقبل الحكومات في جميع أنحاء العالم حقيقة أن حرق الوقود الأحفوري يغير بسرعة جو الأرض ، مما يؤدي إلى تغير المناخ الذي له العديد من الآثار غير المرغوب فيها. في محاولة لإبطاء إطلاق ثاني أكسيد الكربون في البيئة ، تقدم الحكومات المنح والحوافز الضريبية وغيرها من البرامج المصممة لدعم تطوير الطاقة المتجددة.
التحسينات التكنولوجية وانخفاض التكاليف
في الوقت الذي ترتفع فيه أسعار الوقود الأحفوري ، فإن تكلفة تصنيع الألواح الشمسية وأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية وتوربينات الرياح وغيرها من معدات الطاقة المتجددة تتراجع على أساس التكلفة لكل وحدة حرارية بريطانية. في حين أن تكلفة الطاقة المتجددة لا تزال مرتفعة ، فإن اتجاه السعر في اتجاه إيجابي. عندها يمكن أن يحدث الدعم الحكومي فرقًا كبيرًا.
التسويق والبنية التحتية
مع اكتمال المزيد من مشاريع الطاقة المتجددة ، تتحسن قدرتها على الاندماج بسلاسة مع المباني والمركبات ومصادر الطاقة الأولية. يؤدي الإنتاج الضخم إلى انخفاض الأسعار ، وزيادة معدل التبني يزيد من توفر المعدات وقطع الغيار وخبرة الخدمة الموثوق بها.
في حين أن كل ما سبق يشير إلى أننا على حافة انفجار للطاقة المتجددة ، فإننا لم نتجاوز نقاط السعر المهمة واختراقات السوق لجعل الطاقة المتجددة ذاتية التشغيل وذاتية الاكتفاء الذاتي. هذا هو السبب في أن الحكومات تحاول دعم اعتماد وتحسين أنظمة الطاقة المتجددة.
خريطة الطاقة الحرارية الأرضية المحتملة: نشر نظام بيانات الطاقة الحرارية الأرضية الوطني خريطة إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية للولايات المتحدة. يظهر أن منشآت المضخات الحرارية الأرضية يمكن أن تنجح في جميع أنحاء البلاد (تان خفيف) ، والمناطق ذات الاستخدام المباشر المنخفضة الحرارة (أقل من 100 درجة مئوية) وفيرة في غرب الولايات المتحدة (البرتقالي) ، وهناك عدد قليل من الدول لديها مواقع محتملة للكهرباء توليد الطاقة حيث تتجاوز درجات حرارة المياه السطحية 100 درجة مئوية (أحمر). لن يكون كل موقع معروض بهذه الألوان مناسبًا بسبب ظروف الأرض المحلية ولوائح استخدام الأراضي وعوامل أخرى. معلومات أكثر تفصيلا.
اتجاهات الطاقة المتجددة الحديثة
تمثل الطاقة المتجددة حاليًا حوالي 8.20٪ من استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. معظم ذلك يأتي من الكتلة الحيوية ومصادر الطاقة الكهرومائية. منذ عام 1995 ، زادت كمية الطاقة التي تنتجها المصادر المتجددة بنسبة 15.9 ٪. إذا كانت الولايات المتحدة تأمل في الحصول على 25 ٪ من الطاقة المنتجة من مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2025 ، ستكون هناك حاجة إلى دفعة هائلة.
مصدر الطاقة المتجددة الأسرع نموًا منذ عام 1995 هو طاقة الرياح. لقد انفجر تطبيق طاقة الرياح بزيادة تزيد عن 2000٪. على الرغم من أن هذا النمو مذهل ، تساهم الرياح بأقل من 3/4 ٪ من إمدادات الطاقة في الدول.
نمت الطاقة الشمسية بنسبة تزيد عن 55٪ منذ عام 1995 ، ومن المفترض أن يدعم الانخفاض السريع في سعر الألواح الشمسية للكيلو وات الواحد النمو المستقبلي. الطاقة الحرارية الأرضية نمت ما يقرب من 27 ٪. التقنيات الحديثة وارتفاع أسعار الوقود الأحفوري يجعلان الآن مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية لتكلفة تنافسية مع وحدات الوقود الأحفوري.
الطاقة الكهرومائية المحتملة خريطة: نشرت وزارة الطاقة بالولايات المتحدة خرائط توضح الاستخدام الحالي وإمكانات التطوير المستقبلي للطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة. تقع معظم المناطق حيث تتدفق الجداول عبر المناطق مع ما لا يقل عن الإغاثة المحلية المعتدلة. معلومات أكثر تفصيلا.
اتجاهات المستقبل
مستقبل الطاقة المتجددة مشرق للغاية. التكلفة لكل وحدة حرارية بريطانية قد انخفضت. تحسين أساليب دمجها بسلاسة في المباني والمركبات ومصادر الطاقة الأولية. تحفز مخاوف تغير المناخ الحكومات على دعم مشاريع الطاقة المتجددة من خلال المنح والإعفاءات الضريبية وغيرها من الحوافز.
تساعد مشاريع الطاقة المتجددة دائمًا الولايات المتحدة في أن تصبح أكثر استقلالية في مجال الطاقة. وذلك لأن مشاريع الطاقة المتجددة عادة ما تكون قريبة من حيث سيتم استهلاك الطاقة. هذا يقلل من تأثيرها على البيئة ، ويقلل من التكاليف ويعطي الحكومات حوافز للحد من التبعية الأجنبية.
أين سيتم تحديد موقع المشروعات المتجددة الجديدة؟
توجد فرص لمشاريع الطاقة المتجددة في مواقع في جميع أنحاء الولايات المتحدة. يمكن أن تكون المضخات الحرارية الجوفية منطقية اقتصاديًا في أي مكان تقريبًا في الولايات المتحدة حيث تكون ظروف التنمية الأرضية والمحلية مناسبة. تنعم منطقة غرب الولايات المتحدة بشكل خاص بمساحات واسعة ذات إمكانات كبيرة لمشاريع الرياح والطاقة المائية والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية (انظر الخرائط في هذه الصفحة).
يجب أن ينمو استخدام الطاقة المتجددة بسرعة خلال العقد المقبل حيث تصبح تقنياتها أكثر كفاءة وتنافسية من حيث التكلفة مع الوقود الأحفوري. التكاليف وأهداف حماية المناخ والمثل العليا لاستقلال الطاقة ستساعدهم على النجاح.