ما هي الطاقة؟
هي عبارة عن القدرة على القيام بمجموعة من الأعمال، حيث يتم العمل عادةً عندما تتسبب القوة المطبقة على جسم ما في تحرك الجسم ضد قوة معارضة، ويمكن تصنيف الطاقة إلى نوعين رئيسيين وهما الطاقة الكامنة والطاقة الحركية، فالطاقة الكامنة هي الطاقة المرتبطة بالموضع النسبي أو التركيب أو الحالة الخاصة بجسم ما، والطاقة الحركية هي الطاقة المرتبطة بحركة الجسم.
أشهر ابتكارات الطاقة الرائدة في المستقبل
- احتجاز الكربون وعزله: على الرغم من أنها ليست تقنية لتوليد الطاقة إلا أن التقاط الكربون وعزله من التقنيات التي تسمح بتنقية الكربون من محطات توليد الطاقة لتخزينه في الخزانات الجوفية، وبهذا ستكون أخيراً قد بلغت سن الرشد بعد سنوات من التجربة والخطأ.
كما أثارت بعض العروض التجريبية التكنولوجية في محطات الطاقة القائمة على الفحم في أماكن مثل الولايات المتحدة وأستراليا اهتماماً جديداً بالتكنولوجيا، والأمل هو أنه يمكن أن يصبح عامل تمكين لتقنيات أخرى مثل الكتلة الحيوية أو الوقود الحيوي القائم على الطحالب التي تنتج انبعاثات الكربون؛ وذلك لأن الوقود العضوي يسحب الكربون من الغلاف الجوي قبل تحويله إلى وقود.
- الطاقة النووية: تعمل صناعة الطاقة النووية على إيجاد حلول تقنية أكثر أماناً منذ كارثة مفاعل فوكوشيما النووي، الذي ضرب اليابان في أعقاب زلزال كبير في عام 2011، حيث تشمل المفاهيم حتى الآن مفاعلات نووية أصغر بعشرات أو حتى مئات المرات وأكثر توزيعا، كما تحتوي بعض تصميمات هذه المفاعلات المعيارية على آليات أمان سلبية مدمجة لتقليل فرصة؛ أي نوع من إطلاق الإشعاع الذي هز اليابان.
كما تخطط الخطط أيضاً لتطوير مفاعلات نووية في الخارج مثل المنصات العائمة التي تستخدمها صناعة النفط والغاز بالفعل، وعلاوة على ذلك نظراً لأن قلب المفاعل سيتم غمره بالفعل تحت المنصة، فإن إمدادات جديدة من مياه البحر الباردة ستكون متاحة دائماً لتبريد قلب المفاعل حتى في حالة فقدان الطاقة.
- طاقة الرياح البحرية: تعد طاقة الرياح البحرية هي واحدة من أكثر الطاقات القادرة على استعارة التطورات في تصميمات شفرات التوربينات من تكنولوجيا الطيران؛ لاستخلاص أقصى قدر ممكن من الطاقة من كل هبة من الرياح، وبالإضافة إلى ذلك ستتحرك توربينات الرياح أيضاً في الخارج بشكل متزايد، فعلى سبيل المثال تُظهر دول مثل الدنمارك بالفعل لبقية العالم مدى فعالية طاقة الرياح البحرية، كما توفر طاقة الرياح بالفعل ثلث طاقة البلاد، ومن المتوقع أن توفر60٪ بحلول عام 2025.
- الطاقة الحرارية الجوفية: في العقود المقبلة من المتوقع أن تزدهر الطاقة الحرارية الأرضية بشكل كبير، حيث وجد العلماء طريقة قابلة للتطبيق تجارياً للاستفادة من الطاقة من أعماق القشرة الأرضية، كما أمضى العديد من الباحثون عدة سنوات في الحفر مباشرة في البراكين للوصول إلى المياه الساخنة جداً مع التركيز في النهاية على تطوير هذه الموارد ذات درجات الحرارة العالية إلى محطات طاقة حرارية أرضية أكثر غزارة، والهدف هو تطوير تقنيات أكثر تقدماً يمكن تصديرها في العقد المقبل لتوليد الكهرباء.
وإذا كان هذا البحث يؤتي ثماره فقد يكون من الممكن قريباً الاستفادة من بعض موارد الطاقة الحرارية الأرضية الأكثر سخونة في جميع أنحاء العالم، والتي يمكن أن تنتج حوالي 10 أضعاف الطاقة التي تنتجها مرافق الطاقة الحرارية الأرضية الحالية.
- الوقود الشمسي: لطالما كانت فكرة تحويل ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى طاقة كيميائية قابلة للاستخدام، والتي يمكن تخزينها مثل البنزين لفترات طويلة من الزمن هدفاً محيراً للعلماء، حيث يتضمن الوقود الشمسي أخذ ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه من الغلاف الجوي وفصل ذرات الكربون عن بعض تلك الجزيئات، وعن طريق كسر ذرات الهيدروجين من الماء، فإننا نستخدم ذلك الكربون والهيدروجين لإنتاج الهيدروكربونات، وهي نفس الكيانات الكيميائية التي تتكون منها الوقود الأحفوري الذي نستخدمه اليوم.
وبشكل عام إذا تمكن الباحثون من إيجاد طريقة لجعل هذه التفاعلات الكيميائية تعمل على نطاق واسع باستخدام الطاقة الشمسية كمحفز فسيكون لديهم طريقة لتحويل طاقة الشمس إلى وسط قابل للتخزين، أثناء إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون الموجود بالفعل في الغلاف الجوي إلى وقود كيميائي قابل للاستخدام.
- تقنيات الفضاء: إن تقنيات الطاقة المعتمدة على الفضاء هي أشياء مثل: حصاد الهيدروجين من القمر لتشغيل خلايا الوقود على الأرض أو الصفائف الشمسية التي تمتص أشعة الشمس المباشرة على مدار الساعة، والتي تعمل على نقل الطاقة إلى المحطات الموجودة على الأرض عبر الراديو أو الموجات الدقيقة.
فعلى سبيل المثال تستثمر كل من وكالة ناسا ومعمل أبحاث البحرية الأمريكية بالفعل في التكنولوجيا التي يمكن تسويقها خلال حوالي 25 عاماً من الآن، وإن النهضة الفضائية الخاصة المستمرة التي شهدت شركات مثل (SpaceX) قلصت حقاً من تكلفة إطلاق البضائع في المدار، وبالتالي التقليل من استخدام الطاقة.
