طاقه النفايات Waste to Energy

 طاقه  النفايات  

Waste to Energy

انها خلاصة زيارتين الى محطتين لانتاج الطاقه من النفايات في اوربا حيث كانت الاولى في عام 2013 في مدينة ميلانو الايطاليه وفي العام 2018 في مدينة كوبنهاكن بالدنمارك وقد خرجت بهذه الخلاصه البسيطه اتمنى ان يستفيد منها الاخوه الباحثين والطلبه وعموم المجتمع الذين يطلبون المعلومات حول هذا النوع من المنظومات .

إن استخلاص الطاقة من النفايات هو خيار مشجع للمدن وخاصة الكبيرة، وذلك لقلة المساحات المخصصة للردم والتكلفة العالية المادية والبيئية لنقل القمامة والتعامل معها بصوره عامه اضافة الى الاضرار البيئيه الناتجه منها.

تم استخدام النفايات لتوليد الطاقة لأول مرة منذ أكثر من 100 عام في أوروبا ، وهي تقنية تطورت بشكل ملحوظ على مر السنين و أصبحت الآن طريقة متطورة للغاية ، ونظيفة بيئيًا ، وموفرة للطاقة للنفايات التي لا يمكن إعادة تدويرها .إلى جانب التخلص من النفايات  فإن هذه المحطات هي التقنية الوحيدة التي توفر 95٪ لكفاءة انتاج الطاقه وتصل الى اكثر من 110% ، مما يعني عمليا عدم طمر النفايات. 

وان بلدان مثل الدنمارك وسويسرا وهولندا والسويد ومنذ فترة طويله تستخدم هذه التقنيه وتساهم في استقرارالمنظومه الكهربائيه .حيث ان هنالك أكثر من 500 محطة تعمل في جميع أنحاء العالم اليوم وهناك المزيد والمزيد من المصانع التي يتم بناؤها في أوروبا والولايات المتحدةوالشرق الأوسط  الأقصى . وفي دراسة حديثه يظهر ان البلدان الاكثر نظافه وصحه لمواطنيها هي التي تعيد تدوير المخلفات وهو مكسب مالي لتوفير مصاريف التامين الصحي والحصول على طاقه من مصدر رخيص .

أدى التطور العلمي والتقني في التعامل مع النفايات إلى إعادة النظر في أطنان المخلفات التي تنتجها حضارتنا المادية يوميا، والنظر إليها كمصادر بديلة للطاقة ويقوم مفهوم توليد الطاقة من النفايات على معالجة المخلفات الصلبة بطرق فنيه وعلميه لإنتاج طاقة كهربائية أوحرارية.

تمثل الزيادة المطردة لمعدلات إنتاج النفايات مشكلة بيئية ملحة عالميا، ذات تبعات بيئية خطرة وخاصة على المدن الكبرى، حيث يصعب التوسع بزيادة مساحة المكبات والمطامر التي تشوه المناظر، ولا تكاد تتسع لأطنان النفايات والمخلفات المتوالية يوميا.

إننا حين نلقي بشيء في حاوية المهملات فإننا في الحقيقة لا نتخلص منه، بل نكتفي بإبعاده عن أعيننا وحيز حركتنا، ونجعل منه مشكلة وهنالك دراسه عالميه معروفه تبين إن كل فرد على هذا الكوكب بات ينتج كيلوغرامين من النفايات يوميا في المعدل إن المشكلات البيئية لتراكم النفايات تتجاوز الروائح المزعجة والمناظر السيئة إلى تسرب السموم وتكون بيئات خصبة لانتشار عديد من الأمراض والأوبئة، بالإضافة إلى زيادة انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون من خلال حرق الوقود الأحفوري أثناء عمليات إتلاف النفايات، أو من خلال انبعاثات غاز الميثان والأمونيا وثاني أكسيد الكبريت من النفايات مباشــرة، مما يسهــم بتعمق ظاهرة الاحتباس الحراري ولهذا، كانت المبادرة لإيجاد حلول لإدارة هذه الكميات المتراكمة وغير المنقطعة من النفايات. من ذلك فرز ودراسة مكوناتها المختلفة، ومعرفة مدى إمكانية الاستفادة من بعض هذه المكونات إما عن طريق إعادة الاستخدام والتدوير، او من خلال معالجة بعض المكونات لإنتاج الطاقة .

إن فكرة تحويل النفايات إلى مصادر للطاقة ليست حديثة بل موغله بالقدم وتعد النفايات حاليا ثالث مصدر من مصادر الطاقة المتجددة نموا عبر العالم بعد طاقتي الشمس والرياح وهذا ما جعل عديدا من دول العالم تجتهد في البحث والتطوير ووضع خطط على مستوى واسع لفصل القمامة وتدويرها أو تحويلها إلى سماد كأضعف الإيمان .

لقد جربت تقنية حرق النفايات في العديد من بلدان العالم حيث ان هنالك أكثر من 500 محطة تعمل في جميع أنحاء العالم اليوم وهناك المزيد والمزيد من المصانع التي يتم بناؤها في أوروبا والولايات المتحدة والشرق الأوسط والشرق الأقصى ، كما جهزت شبكات واسعة لجمع القمامة ونقلها في معظم المدن الكبيرة لضمان تغذية مستمرة لهذه المحارق التي تكون احد المصادر المهمه للتدفئه والكهرباء.  أما الرماد الناتج فيمكن أن يستخدم في التشييد والبناء. وتتم مراقبة انبعاث الغبار والحوامض والمعادن والمواد العضوية من المحارق القديمة والحديثة مراقبة جيدة في معظم مدن العالم الكبيرة.

ضرورة فصل النفايات 

ولبيان الفكرة نود ان نبين أنواع النفايات أو المخلفات الداخلة في هذه العملية عالميا, إذ تقسمها بعض المصادر على النحو التالي:

 %34 هي بقايا طعام و%20 ورق و%18 منتجات بلاستيك و%11 زجاج و%11 معادن و%6 من مخلفات الأشجار والبستنة. وثمة أطروحات أخرى توسع الدائرة لتشمل المخلفات العضوية للكائنات الحية كذلك.  لكن عملية الإفادة من النفايات في اشتقاق الوقود ليست مباشرة ولا سهلة، وتستلزم اشتراطات فنية عدة، تضمن أن تكون ذات فائدة كمصدر للطاقة للمستخدم النهائي، وحسب محتوى الرطوبة فيها، وشكل وكمية النفايات المتاحة. كما تتضمن دورة التحويل ضرورة التنسيق والمتابعة باكرا لمصدر المادة الصناعي (النفايات الصناعية ـ النفايات الناتجة عن المصانع) على الأقل لمدة ستة أشهر قبل البدء بعملية التحويل والهدف هو مراقبة تأثيرات تفكيكها وتبعات إعادة تدويرها التي قد لا تخلو، هي الأخرى، من نواتج جانبية مضره بالبيئة وان استهلاك هذه المخلفات كوقود سيساعد على الحد من تخزين المخلفات الصناعية والتخلي عنها على المدى الطويل، ودرء المخاطر البيئية التي يمكن أن يسببها تراكمها في المكبات.

 

تقنيات متعددة لاستخراج الطاقة ..

 هناك عديد من الطرق لاستخراج الطاقة من المخلفات ومن أهمها :

الطريقه الاولى : حرق المواد العضوية مع "استرجاع الطاقة"، بمعنى أن الطاقة التي صرفت في البداية في عملية الحرق  تسترجع من خلال الحرارة الناتجة من عملية استكمال حرق المادة العضوية،لتستخدم لاحقا في إنتاج الكهرباء. ويعد هذا التطبيق الأكثر شيوعا، لكنه يستلزم تطبيق معايير صارمة لمراقبة الانبعاثات،و المحارق الحديثة تقلل حجم النفايات الأصلي بنسبة تصل إلى %96 ،اعتمادا على المزيج وعلى درجة الاستعادة للطاقة الناتجة .

الطريقة الثانية : هي إنتاج الوقود السائل عبر ما يسمى بالانحلال الحراري أو التكسير الحراري. ويطبق على منتجات البلاستيك من المبلمرات التي تتكون من سلاسل طويلة من مركبات هيدروكربونية خفيفة. وإذا تم تعريض هذه المبلمرات الصلبة لحرارة وضغط عاليين بغياب الأكسيجين، فإنها تتكسر منتجة سوائل شبيهة بالوقود البترولي، ويمكنها أن تكون بديلا ممتازا له في كثير من التطبيقات. ويمكن الاستفادة من الطاقة الضائعة في محارق النفايات في توفير الحرارة اللازمة للتكسير الحراري لمواد البلاستيك. كما يتم تطبيق تقنيات التكسير الحراري في إنتاج الفحم والوقود السائل والغاز من النفايات العضوية.

الطريقة الثالثة : في تغويز النفايات والتغويز مصطلح يعني تحويل المادة من الحالة السائلة أو الصلبة إلى الحالة الغازية , وهو عبارة عن معالجة النفايات العضوية وغير العضوية بواسطة مفاعل يستخدم لرفع درجة حرارة النفايات لتصل إلى آلاف الدرجات. تؤدي هذه الحرارة الرهيبة إلى تكسير الروابط الكيميائية بين العناصر وتحويل كامل كمية النفايات المعالجة، بما فيها الخطرة بيئيا، إلى غازات، وتقسمها إلى عناصرها الأساسية. ومن أهم ميزات التغويز أنه لا ينتج الرماد الذي يعد مشكلة أساسية في المحارق التقليدية، كما أن مردود الطاقة من هذه العملية عال مقارنة بتقنية الحرق المباشر.

الجدوى والمردود الاقتصادي

يعد حرق هذه النفايات لإنتاج الطاقة مشروعا ناجحا على المستوى الاقتصادي والبيئي؛ لأنه يحقق أكثر من هدف في الوقت نفسه. فهو يسهم :

1- حل مشكلة النفايات

2- يقلل من فاتورة الطاقة المستوردة في البلدان غير المنتجة للنفط

3- يوفر فرص عمل

4- يرفع مستوى النظافة ويحسن من مستوى الصحة العامة في المدينة ويقلل من صرفيات الاموال التي تنفق لمكافحة التلوث والامراض الناتجه عنه .

وتعد تقنيات تحويل النفايات البلدية الناتجة عن المدن والمزارع وصناعات الأغذية إلى طاقة أفضل وسيلة لتقليل حجم النفايات، وبالتالي تقليل المساحات التي يتم استغلالها في طمر تلك النفايات. فمثلا، تحتاج النفايات إلى أكثر من 25 سنة لتتحلل في المكبات الصحية، بينما يمكن أن تتحول إلى رماد بحجم أقل بكثير خلال ساعات، أو إلى سوائل وغازات ومواد صلبة تستعمل كوقود نظيف، ناهيك عن الكم الهائل من المكبات العشوائية التي تنتشر هنا وهناك ويتم فيها حرق النفايات في الهواء الطلق، أو تنتشر فيها النفايات البلاستيكية فوق الأراضي الزراعية فتدمر بنيتها وتقضي على خصوبتها. 

الخلاصه : 

نحن نخشى سقوط الحضاره باختفاء اخر برميل نفط حيث الاستهلاك يزداد بشراهه وماهي الا فتره من الزمن مهما طالت ستستيقظ البشريه يوما بدون وقود وبدون حضاره وماذا عساها ان تفعل ؟ اولا البحث عن سند وثانيا ايجاد البديل وما هذا الامر الا من واجب ارباب العلم والبحث والتطوير .

نمو الطاقات المتجدده (2010 - 2017 ) . دراسه مقارنه

                                                                         

مهندس / حيدر حرز يوسف
استشاري في مجال الطاقه
engineerhaydar01@gmail.com
009647719550590

                                                                                        نمو الطاقات المتجدده                                  (2010 - 2017 ) 

قد يكون حلم المستقبل الأخضر الكامل أقرب مما تتخيل. وبمرور الزمن ،نلاحظ المنافسه على اشدها بين  أسعار الطاقة المتجددة والوقود الأحفوري.

ادناه كلفة الكيلو واط ساعه لجميع انواع الطاقات المتجدده وانخفاضها بين عامي 2010 - 2017.

ولوتمعنا في الجدول المقابل لاحظنا انخفاض الكلفه بين عامي 2010 (العمود الفاتح) و2017 (العمود الغامق) في اغلب انواع الطاقات المتجدده .

وفي الجدول المقابل نلاحظ الخط الطردي لنمو الطاقات المتجدده المتوقع لغاية 2050 .

ونلاحظ ادناه اكثر البلدان استثمارا في الطاقات المتجدده وكذلك مقدار ما تم صرفه لاستثمارات الطاقات المتجددة والوقود الاحفوري كمقارنه ..

وهنا نبين الاستثمارات الجديده لعام 2017 من الطاقات المتجدده .

حان الوقت للتحول الى الحياة الخضراء 

تقرير حديث للأمم المتحدة يقدر أن الطاقة المتجددة يجب أن تشكل 70 ٪ إلى 85 ٪ من الكهرباء بحلول عام 2050 لمكافحة الآثار المريعة للتغير المناخي ومن جانب اخر أصبح تبني الطاقة المتجددة أسهل بكثر الان  أصبحت معظم مصادر الطاقة المتجددة أرخص وأسرع نموا على نطاق واسع .

وفي ادناه مقدار الانخفاض في الاسعار للكيلو واط ساعه الواحد بين العامين    ( 2010 - 2017 ).....

بالطبع ، لن يحدث ذلك بين عشية وضحاها، ومن المتوقع ان يظل الفحم يشكل ثلث مزيج الطاقة العالمي في عام 2040 ، في حين أن الطاقة المتجددة لن تكون سوى 25٪.

ومع ذلك ، فإن الجهود المركزة للحد من اعتمادنا على الفحم هي إشارات بأن الوقود الأحفوري في طريقه إلى الخروج من حسابات الطاقه ، وأن الاستثمار الجديد في مصادر الطاقة الخضراء في ازدياد في معظم المناطق.

ادناه مقدار الاستثمار في الطاقات المتجدده في العامين 2016 – 2017 والمقارنه بينهما  .

ربما ليس من المستغرب أن الصين تقود التغيير في النمو المتجدد و تتصدر وتنفق أكثر على الطاقة الخضراء من الولايات المتحدة وأوروبا مجتمعة.

حيث ان في الأماكن التي يصعب فيها الحصول على مصدر ثابت وموثوق للطاقة ، يتطلع الناس إلى تنظيف الطاقة كطريقة للقفز قبل استخدام شبكة الكهرباء الكثيفة الكربون تمامًا.

خذ إثيوبيا على سبيل المثال: مشروع السد الإثيوبي الكبير الذي تبلغ تكلفته 4 مليارات دولار على طول نهر النيل سيساعد في تلبية متطلبات الطاقة المتزايدة في المنطقة عند اكتماله ، سيكون أكبر سد في القارة ويولد حوالي 6450 ميجاوات من الطاقة.

يمكن أن يكون هذا الثلاثي من الابتكار ، الاستثمار ، وانخفاض التكاليف هو الحل لتعزيز البنية التحتية للطاقة المتجددة لعقود قادمة ونصل الى الهدف الاسمى تنظيف كوكبنا من اخر بقايا التلوث في يوم ما ولعله قريب.