اقرأ في هذا المقال
- ما هي طاقة الكتلة الحيوية؟
- كيف يمكن للكتلة الحيوية أن تولد الكهرباء؟
- أهمية طاقة الكتلة الحيوية
- التأثير البيئي لطاقة الكتلة الحيوية
بشكل عام إن طاقة الكتلة الحيوية استخدمت الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة الحرارية منذ أن اكتشف الإنسان النار لأول مرة، وإنه لا يزال يوجد هناك العديد من الأشخاص حول العالم الذين يحرقون الخشب كمصدر رئيسي للحرارة خلال فصل الشتاء، كما كان استخدام الوقود الحيوي مثل الإيثانول موجوداً لبعض الوقت أيضاً، ونظراً لأهمية طاقة الكتلة الحيوية من الناحية الاقتصادية والبيئية، فإنه يحاول الكثير من العلماء بتصميم وتطوير العديد من الأجهزة الخاصة بهذه الطاقة لتصبح هذه الطاقة هي الطاقة السائدة في جميع دول العالم.
ما هي طاقة الكتلة الحيوية؟
هي عبارة عن أي مادة مصنوعة من النباتات والحيوانات، والتي يمكننا تحويلها إلى طاقة، حيث تحتوي طاقة الكتلة الحيوية على طاقة مخزنة فيها من الشمس، حيث تحصل النباتات على الطاقة من الشمس من خلال عملية تسمى التمثيل الضوئي، كما تحصل الحيوانات على طاقتها بشكل غير مباشر من الشمس عن طريق تناول النباتات، وطاقة الكتلة الحيوية هي أيضا مصدر طاقة متجددة؛ لأنه يمكننا دائماً زراعة المزيد من النباتات والأشجار، ومع ذلك فهي ليست مورداً غير محدود، حيث لا يوجد سوى الكثير من الأراضي والمياه لزراعة النباتات.
كيف يمكن للكتلة الحيوية أن تولد الكهرباء؟
عادةً تعمل العديد من تقنيات الطاقة الحيوية على تحويل وقود طاقة الكتلة الحيوية المتجددة إلى حرارة وكهرباء باستخدام عمليات مماثلة لتلك المستخدمة مع الوقود الأحفوري، ويوجد هناك ثلاث طرق لإطلاق الطاقة المخزنة في الكتلة الحيوية لإنتاج الطاقة الحيوية: الاحتراق والتحلل البكتيري والتحويل إلى وقود غاز / سائل:
- الاحتراق: يتم إنتاج معظم الكهرباء المولدة من الكتلة الحيوية عن طريق عملية الاحتراق المباشر، حيث يتم حرق الكتلة الحيوية في غلاية لإنتاج بخار عالي الضغط، ويتدفق هذا البخار عبر سلسلة من شفرات التوربينات مما قد يؤدي إلى تدويرها، ويؤدي دوران التوربين إلى تشغيل مولد ينتج الكهرباء، كما يمكن أن تعمل الكتلة الحيوية أيضاً كبديل لجزء من الفحم في فرن محطة توليد الطاقة الحالية في عملية تسمى الحرق المشترك (حرق نوعين مختلفين من المواد في نفس الوقت).
- التحلل البكتيري (الهضم اللاهوائي): وفي هذه الطريقة يتم تجميع النفايات العضوية مثل روث الحيوانات أو مياه الصرف الصحي البشرية في خزانات تكون خالية من الأكسجين تسمى الهاضمات، وهنا تتحلل المادة بواسطة البكتيريا اللاهوائية التي تنتج الميثان والمنتجات الثانوية الأخرى لتكوين غاز طبيعي متجدد، والذي يمكن بعد ذلك تنقيته واستخدامه لتوليد الكهرباء.
- التحويل إلى غاز أو وقود سائل: وهنا يمكن تحويل الكتلة الحيوية إلى وقود غازي أو سائل من خلال عملية التغويز والانحلال الحراري، وإن التغويز هو عملية تعرض مادة الكتلة الحيوية الصلبة لدرجات حرارة عالية مع وجود القليل جداً من الأكسجين لإنتاج غاز تخليقي (خليط يتكون في الغالب من أول أكسيد الكربون والهيدروجين)، ويمكن بعد ذلك حرق الغاز في غلاية تقليدية لإنتاج الكهرباء، ويستخدم الانحلال الحراري عملية مماثلة للتغويز ولكن في ظل ظروف تشغيل مختلفة، وفي هذا السيناريو يتم تسخين الكتلة الحيوية في نطاق درجة حرارة منخفضة، ومن ثم يتم بعد ذلك استبدال هذا الزيت الحيوي بزيت الوقود الموجود في الأفران والتوربينات والمحركات لإنتاج الكهرباء.
أهمية طاقة الكتلة الحيوية:
توفر أنظمة الطاقة الحيوية إمكانيات كبيرة لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بسبب قدرتها الهائلة على استبدال الوقود الأحفوري في إنتاج الطاقة، حيث تقلل طاقة الكتلة الحيوية العديد من الانبعاثات وتعمل على عزل الكربون، لذلك تسمى طاقة الكتلة الحيوية بالطاقة المحايدة للكربون.
كما تلعب طاقة الكتلة الحيوية دوراً حيوياً في التنمية الاجتماعية والاقتصادية ورفع مستوى البشر، حيث تتوسع هذه الطاقة في أغلب دول العالم بشكل كبير، فعلى سبيل المثال يمكن أن يؤدي تطوير تقنية معالجة الكتلة الحيوية وتحسين أنظمة الحراجة الزراعية وإنشاء محطات توليد الطاقة القائمة على الكتلة الحيوية دوراً رئيسياً في التنمية الريفية في تحديث الاقتصاد الزراعي.
التأثير البيئي لطاقة الكتلة الحيوية:
تعد طاقة الكتلة الحيوية نوع فريد من الكهرباء المتجددة، وهي على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية، فعندما نحرق الكتلة الحيوية لغرض التدفئة أو للكهرباء فإنها تطلق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ومع ذلك فإن مصادر الكتلة الحيوية مثل: المحاصيل الزراعية والأشجار تلتقط ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي، وإذا كانت الأشجار والنباتات الأخرى تمتص كمية من ثاني أكسيد الكربون بقدر ما تنبعث أثناء عملية احتراق الكتلة الحيوية فإن دورة الكربون تظل متوازنة.
وهناك الكثير من مصانع الطاقة الحيوية التي تستخدم النفايات سواء كانت زراعية أو حيوانية كمصدر للوقود، ومع ذلك تستخدم العديد من شركات الطاقة أخشاب الغابات للوقود والأشجار الناضجة الواضحة المقطوعة، والتي إذا تُركت دون أن تمسها فإنها تزيل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، حيث قد تؤدي مثل هذه الإجراءات إلى إزالة الغابات والتسبب في فقدان الموائل وتآكل التربة.
