نقاط الانهيار المناخي اصبحت خارج السيطره

نقاط الانهيار المناخي اصبحت خارج السيطره

بات البشر ولاسيما اصحاب القرار والسياسات وكانهم يجلسون على طاولة القمار يلعبون مع مناخ الأرض ،من خلال تجاهل المخاطر المتزايدة المتمثلة في تحول النقاط التي يمكن ، في حال إقرارها ، أن تقلب نظام المناخ إلى "حالة مناخية" جديدة "أقل قابلية للسكن لمعظم الكائنات الحيه واولها الانسان" ، كما يحذر العلماء وهم يحضرون لقمة المناخ السنوية للأمم المتحدة. .

تظهر الأبحاث الآن أن هنالك خطرًا أكبر حيث أن "التغيرات المفاجئة التي لا رجعة فيها" في نظام المناخ يمكن أن تحدث زيادات في درجات الحرارة العالمية اكبر مما كان يعتقد قبل بضع سنوات. كتبت مجموعة من كبار في مجلة Nature العلمية ، أن هناك تجاوز لنقاط التحول في النظام واحد ، مثل فقدان الجليد البحري في القطب الشمالي والذي يمكن أن يزيد من خطر عبور نقاط التحول في أنظمة أخرى.

ما نتحدث عنه هو نقطة اللاعودة ، عندما قد نفقد السيطرة على هذا النظام بالفعل  وهناك خطر كبير في أننا سنقوم بذلك سيكون هناك تسخين أكثر قليلاً أو تساقط أمطار أكثر قليلاً. إنها عملية متتالية تخرج عن نطاق السيطرة".

يركز العلماء على تسعة أجزاء من نظام المناخ اكثرعرضة لنقاط التحول ، بعضها مترابط:

·      الجليد البحري في القطب الشمالي ، وهو أمر حيوي لعكس طاقة الشمس إلى الفضاء ولكنه يختفي مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

·      صفيحة غرينلاند الجليدية ، والتي يمكن أن ترفع مستوى سطح البحر 20 قدمًا إذا ذابت.

·      الغابات الشمالية ، والتي من شأنها أن تطلق ثاني أكسيد الكربون (CO2) أكثر مما تمتصه إذا ماتت وتتحللت أو تحترق.

·      التربة الصقيعية ، التي تطلق الميثان وغازات الدفيئة الأخرى أثناء ذوبان الجليد.

·      دورة المحيط الأطلسي المقلوبة ، تيار محيطي رئيسي ، من شأنه أن يغير أنماط الطقس العالمية إذا تباطأ أو توقف.

·      غابات الأمازون المطيرة ، والتي يمكن أن تنقلب من صافي امتصاص غازات الدفيئة إلى باعث رئيسي.

·      الشعاب المرجانية في المياه الدافئة ، والتي ستموت على نطاق واسع مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات ، مما يؤثر على المصايد التجارية ومصائد الأسماك.

·      الطبقة الجليدية في غرب أنتاركتيكا(القطب الجنوبي) ، والتي من شأنها أن ترفع مستوى سطح البحر بمقدار 10 أقدام على الأقل إذا ذابت تمامًا وهددت بالفعل بالاحترار من أعلى وأسفل.

·      أجزاء من الصفيحة الجليدية في شرق أنتاركتيكا والتي من شأنها أن ترفع مستوى سطح البحر بشكل كبير إذا ذابت.

إن مجرد النظر إلى التغيرات في القطب الشمالي يُظهر كيف أن الروابط بين أجزاء النظام المناخي عرضة للانقلاب يمكن أن تزيد الاحترار العالمي وتأثيراته.

يؤدي تقلص الجليد البحري إلى زيادة حرارة المحيط لأنه لم يعد يعكس قدرًا كبيرًا من طاقة الشمس في العودة إلى الفضاء ويمكّن المياه الداكنة من امتصاص المزيد من الدفء. إن حرارة المحيط تمتد على اليابسة ، بالإضافة إلى تأثيرات التسخين الأخرى ، إذابة الجليد في التربة الصقيعية ، الأمر الذي يؤدي إلى إطلاق المزيد من الغازات التي تسحب الحرارة في الجو.

تشير الأبحاث إلى أن ذوبان صفيحة غرينلاند الجليدية قد يؤدي أيضًا إلى تباطؤ الدورة المحيطية الأطلسية المقلوبة ، وهو تيار رئيسي في المحيط الأطلسي ينقل الحرارة بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي ويوجه الأمطار في جميع أنحاء الكوكب. وقد يؤدي ذلك إلى تعطيل الأمطار الموسمية ذات الأهمية البالغة للزراعة في البلدان النامية.حيث إذا قمت بنقل حرارة أقل من الجنوب إلى الشمال ، فإن ذلك يسخن في نصف الكرة الجنوبي ، مما يؤثر على الصفائح الجليدية في أنتاركتيكا.تم توثيق تباطؤ دوران المحيطات في دراسة أجراها عام 2015 باحثون ولاحظوا إن الماء البارد الناتج عن ذوبان غرينلاند الجليدي من المحتمل أن يؤدي إلى تباطؤ التيار ، موضحين ان ردود نقطة التحول هذه مترابطة بالفعل وليست مستقلة وتتساقط النقاط تباعا مثل الدومينو.

سياسات فاشله لادارة الازمه

على الرغم من التحذيرات الملحة المتزايدة بشأن آثار ارتفاع انبعاثات غازات الدفيئة ، أظهر تقريران جديدان نشرتهما الأمم المتحدة هذا الأسبوع أن الجهود الدولية الرامية إلى إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري تقصر كثيراً عما يوصي به العلماء(تم ذكره في مقالتي السابقه)

يُظهر تقرير الفجوة في الانبعاثات - وهو تقييم سنوي للتعهدات العالمية بخفض انبعاثات غازات الدفيئة - أن التعهدات الحالية للدول بموجب اتفاقية باريس للمناخ ستظل ترفع درجات الحرارة العالمية 3.2 درجة مئوية (5.8 درجة فهرنهايت) بحلول نهاية القرن ، بما يتجاوز بكثير هدف باريس المتمثل في الحد من ارتفاع درجات الحرارة إلى أقل من 2 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت).

يُظهر تقرير فجوة الإنتاج أن كمية النفط والغاز والفحم التي تخطط الدول لإنتاجها ستؤدي إلى زيادة 50 في المائة من الوقود الأحفوري الذي يتم إنتاجه بحلول عام 2030 عما هو مسموح به للبقاء تحت درجة حرارة 2 درجة مئوية.

يذكر العلماء أن الأرض ترتفع درجة حرارتها الآن بشكل أسرع وأن مستويات ثاني أكسيد الكربون "تزداد بمعدلات أعلى من نظيرتها في آخر عصر جليدي" ، عندما أدى التغير السريع في المناخ إلى زعزعة استقرار المناخ بسرعة.

إن الملاحظات العلمية عن ذوبان الأغطية الجليدية والأنهار الجليدية ، ذوبان التربة الصقيعية ، والتغيرات في المحيطات والغابات ، تظهر أيضًا علامات مشؤومة على أن خطر الارتفاع السريع والمدقع في مستوى سطح البحر وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري الجامحة أعلى من تلك المحددة في التقارير المناخية الرئيسية ، بما في ذلك أحدث التقارير المناخية الصادره من الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ.

ويمكن أن ترتفع درجة حرارة الجليد في أمتار الجليد في غضون أشهر إلى سنوات". ويذكر الباحثون إن ذوبان الجليد المفاجئ هذا ينتج كميات أكبر من الميثان أكثر من عملية تدريجية ، مما يوحي بأن العلماء من المحتمل أن يهبو لمراقبة كيفية قيام ردود الفعل من القطب الشمالي الذائب بتضخيم ظاهرة الاحتباس الحراري وأن ذوبان الجليد الصقيع المفاجئ قد يضاعف الاحترار من غازات الدفيئة المنبعثة من التندرا(الاقليم العشبي الشمالي).

الاستهزاء بالمخاطر خطأ فادح

وقال يوهان روكستروم مدير معهد بوتسدام لبحوث التأثيرات المناخية "يجب أن نعترف بأننا قللنا من شأن مخاطر إطلاق تغييرات لا رجعة فيها ، حيث يعاني الكوكب ذاتياً من الاحترار العالمي". "هذا ما بدأنا الآن برؤيته ، بالفعل عند درجة حرارة واحدة درجة مئوية حدثت كوارث ،ماذا لو زادت اكثر فاكثر؟."

وقال جوناثان أوفربيك ، باحث المناخ بجامعة ميشيجان ، إن هذه المخاطر هي السبب الرئيسي وراء حث علماء المناخ صانعي السياسة على محاولة منع ارتفاع درجات الحرارة في العالم من ارتفاع درجات الحرارة لأكثر من 1.5 درجة مئوية أو درجتين مئويتين مقارنة بأوقات ما قبل الصناعة.

ان مخاطر إطلاق نقاط التحول ترتفع بسرعة إذا قمنا بتسخين الكوكب أكثر ، مما يعني أنه قد لا يكون من الممكن الحد من ارتفاع درجات الحرارة إلى 3 أو 4 درجات مئوية فقط إذا تم تجاوز عتبات نقطة التحول وإذا دفعنا نظام المناخ إلى أبعد من العتبات التي يصعب التنبؤ بها ، أو نقاط التحول ، فإن تغير المناخ وتأثيراته يصبحان أكبر وأسرع بكثير مثل التحول في الولايات الغربيه للولايات المتحده الامريكيه حيث ان معظم الغطاء الغربي للغابات فيها إما يموت أو يحترق ، مما يؤدي إلى تغييرات لا رجعة فيها في الغطاء النباتي ، والتي بدورها تؤثر على إمدادات المياه وتخزين الكربون الطبيعي".

بعض نقاط التحول قريبة بالفعل

وقالت كاثرين ريتشاردسون ، باحث في المناخ من جامعة نيويورك ، إن أحد أهم المخاوف هو أن بعض النقاط المهمة ، مثل انهيار الأنهار الجليدية في جبال الألب والخسارة شبه الكاملة للشعاب المرجانية ، سيتم الوصول إليها حتى لو حقق العالم أهداف اتفاقية باريس للمناخ.

وقالت إنه إذا تم الوصول إلى نقاط تحول متعددة ، فمن المشكوك فيه ما إذا كانت تخفيضات الانبعاثات ستكون كافية لتحقيق الاستقرار في نظام المناخ.

ان المشكلة الأخرى التي نواجهها هي افتراض الاقتصاديون أن نقاط التحول عالية التأثير هي أحداث احتمالية منخفضة واننا ربما نجحنا في اجتياز بعضها ، وهو ما يغير تمامًا الطريقة التي ينبغي أن نجري بها تحليلات التكلفة والفوائد.

"في عام 2001 ، قال الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ ألا يقلق (بشأن نقاط التحول) حتى يكون هناك ارتفاع في درجات الحرارة بمقدار 5 درجات مئوية ، والآن يقولون درجة واحدة إلى درجتين. يجب على الاقتصاديين أن يكونو علميين وواقعيين ويدركو ان بعض الأدوات الشائعة لخفض الانبعاثات لم تثبت فعاليتها بشكل كاف ، بما في ذلك سوق تجارة الكربون في الاتحاد الأوروبي بأسعاره الحالية.

ان هناك الكثير من الانبعاثات التي تطفو حولنا والتي لها تأثير على إجمالي الانبعاثات أو تركيزات الغلاف الجوي على نطاق زمني ذي مغزى. لا يمكننا الانتظار من 30 إلى 40 عامًا حتى تثبت لنا الارض انها مريضه. تقرير الفجوة في الانبعاثات الصادر عن الأمم المتحدة هذا الأسبوع "يقول بشكل أساسي أننا لم نفعل شيئًا حتى الآن".

:Source

 .inside climate news 

27/11/2019

نظام الطاقة العالمي 2019 ... الانذار بفشل خطط الاكتفاء الذاتي والتنميه المستدامه

المقدمه

 لمن يدرس عن قرب تفاصيل عالم الطاقة اليوم يلاحظ التباينات العميقة والتنافر بين أسواقه المختلفه واولها اسواق مصادر الطاقه بسبب التوترات الجيوسياسية المتنامية والفجوة بين الكميات المتزايدة باستمرار من انبعاثات الغازات الدفيئة التي يتم إنتاجها وعدم كفاية السياسات المعلنة للحد من هذه الانبعاثات بما يتماشى مع الأهداف المناخية الدولية كذلك تناقض الوعود بتوفير الطاقة للجميع مع الواقع الذي يبين عدم توفر الكهرباء لـ 1000 مليون شخص في جميع أنحاء العالم .في التقرير الاخير للوكالة الدولية للطاقة عن احوال الطاقه 2019، يبين تأثير قرارات اليوم على أنظمة الطاقة غدًا ، ويصف الطريق الذي يمكّن العالم من تحقيق أهداف المناخ ، والوصول إلى الطاقة وجودة الهواء مع الحفاظ على تركيز قوي على وثوقية الطاقة والقدرة على تحمل تكاليفها لسكان العالم المتزايد.

الخطط الطموحه

كما هو الحال دائما ، تظل القرارات التي تتخذها الحكومات مؤثره جدا بالنسبة لمستقبل نظام الطاقة. هذا واضح في الاختلافات التي تبينها تقارير الطاقه من المنظمات العالميه المتخصصه بشؤون الطاقه التي تحدد الطرق المختلفة التي يمكن للعالم اتباعها على مدار العقود القادمة ، اعتمادًا على السياسات والاستثمارات والتقنيات والخيارات الأخرى التي يتبعها صناع القرار اليوم. تسعى هذه السيناريوهات معًا إلى معالجة مسألة أساسية وهي كيفية الانتقال من حيث نحن الآن إلى المكان الذي نريد الذهاب إليه.

يظهر سيناريو السياسات الحالية ، المسار الذي يسير به العالم حاليًا ، والذي يوفر صورة أساسية لكيفية تطور أنظمة الطاقة العالمية إذا لم تقم الحكومات بإجراء أي تغييرات على سياساتها الحالية. في هذا السيناريو ، يرتفع الطلب على الطاقة بنسبة 1.3٪ سنويًا إلى عام 2040 ، مما يؤدي إلى توترات في جميع جوانب أسواق الطاقة واستمرار المسيرة الصعودية القوية في الانبعاثات للغازات الدفيئه المرتبطة بالطاقة. 

يتضمن سيناريو السياسات الموضوعة من قبل التجمعات العالميه الكبيره والمعنيه بشؤون الطاقه والمؤثره تاثير حقيقي بهذا المجال ونعني بها البلدان الصناعيه والبلدان ذات الاقتصدات الكبيره والبلدان المستهلكه للطاقه  ، والمعروف سابقًا باسم سيناريو السياسات الجديدة ، نوايا وأهداف السياسة الحالية بالإضافة إلى التدابير اللازمه للوصول الى الهدف الذي بيان خطة اليوم وتوضيح عواقبها ونلاحظ انه لا يزال المستقبل في هذه الخطط و السيناريوهات بعيدًا عن المسار المستهدف  للوصول الى وضع آمن ومستدام للطاقه . وعلى هذا الاساس فاننا نتوقع ان نرى في  عام  2040 عالم لا يزال فيه مئات الملايين من الناس لا يحصلون على الكهرباء ، و الوفيات المبكرة المرتبطة بالتلوث وانتشار الغازات الدفيئه حول المستويات المرتفعة اليوم والتي تحصد حياة الملايين من البشر  ، وحيث يمكن لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون أن تحدث آثاراً شديدة في تغير المناخ.

التنميه المستدامه

وان خطط التنمية المستدامة  ومتطلبات تحقيق أهداف المناخ وغيرها من أهداف الطاقة التي حددها صناع السياسة في جميع أنحاء العالم لتطبيق اتفاقية باريس التي تهدف إلى (الحفاظ على ارتفاع درجات الحرارة العالمية إلى ما دون 2 درجة مئوية ومتابعة الجهود المبذولة للحد منه إلى 1.5 درجة مئوية ) يتطلب تغييرات سريعة وواسعة النطاق في نظام الطاقة العالمي تؤدي الى تخفيضات حادة في الانبعاثات بفضل أنواع الوقود والتقنيات المتعددة التي توفر خدمات طاقة تتسم بالكفاءة والفعالية ومتاحه من حيث الكلفة للجميع.

تحولات الطاقه

ونلاحظ ان توقعات الطاقة العالمية لهذا العام هو أنه لا يوجد حل واحد أو بسيط لتحويل أنظمة الطاقة العالمية لتلافي النتائج السيئه المذكوره لانظمة الطاقه من تلوث وعدم اكتفاء وفوضى الكلفه وتاثيرات مناخيه حيث ان العديد من التقنيات ونواع الوقود لها دور تلعبه من الناحيه الاقتصاديه والاجتماعيه واعتماد اقتصادات كبيره عليها . ولمعالجة هذا التعقيد ، نحتاج إلى قيادة قوية من صانعي السياسة ، حيث تتحمل الحكومات أوضح المسؤولية للتصرف ولديها أكبر مجال لتشكيل المستقبل وكما اسلفنا فانه يزداد الطلب على الطاقة بنسبة 1.3٪ سنويًا حتى عام 2040. وتوفر المصادر المنخفضة الكربون ، التي تقودها الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، أكثر من 50% من هذا النمو ، ويمثل الغاز الطبيعي 30% و يتراجع الطلب على النفط بحلول 2030 بينما يتراجع استخدام الفحم.

بعض أجزاء قطاع الطاقة ، بقيادة الكهرباء ، تمر بتحولات سريعة. بعض البلدان ، ولا سيما تلك التي لها طموحات  Net Zero والذي يعني صافي انبعاث صفري في منتصف القرن حسب اتفاق باريس 2015 تمضي في إعادة تشكيل جميع جوانب العرض والاستهلاك الطاقي.

ومع ذلك ، فإن الزخم الكامن وراء الطاقة النظيفة لا يكفي لتعويض آثار الاقتصاد العالمي الآخذ في النمو وتزايد عدد السكان. من الممكن ان يتباطأ ارتفاع الانبعاثات ولكنه لا يبلغ ذروته في التباطؤ قبل عام 2040.

ثورة الصخر الزيتي

من المقرر أن يظل إنتاج الصخر الزيتي من الولايات المتحدة مرتفعًا لفترة أطول مما كان متوقعًا في السابق ، مما يعيد تشكيل الأسواق العالمية والتدفقات التجارية. وتبرز ثورة الصخر الزيتي بتغيير سريع في نظام الطاقة ومن  الممكن عندما يتم إكمال دفعة أولى لتطوير تكنولوجيات جديدة بحوافز سوقية قوية واستثمارات واسعة النطاق فيه تكون الآثار مذهلة ، حيث يعمل الصخر الأمريكي الآن كقوة موازنة قوية للجهود المبذولة لإدارة أسواق النفط.

امن الطاقه

إلى جانب المهمة الهائلة المتمثلة في وضع الانبعاثات على مسار مستدام ، يظل أمن الطاقة في مقدمة أولويات الحكومات في جميع أنحاء العالم. لم تختف المخاطر التقليدية ، والمخاطر الجديدة مثل الأمن السيبراني والطقس القاسي تتطلب اليقظة المستمرة. وفي الوقت نفسه ، يتطلب التحول المستمر لقطاع الكهرباء من صانعي السياسة التحرك بسرعة لمواكبة التغير التكنولوجي والحاجة المتزايدة إلى التشغيل المرن لأنظمة الطاقة.

متطلبات المرحله 

يحتاج العالم بشكل عاجل إلى التركيز على خفض الانبعاثات العالمية و هذا يدعو إلى تحالف كبير يضم الحكومات والمستثمرين والشركات لان خطط التنمية المستدامة الخاص بنا مصمم خصيصًا للمساعدة في توجيه أعضاء هذا التحالف في جهودهم الرامية إلى مواجهة تحدي المناخ الهائل الذي يواجهنا جميعًا.

كفاءة استخدام الطاقه

إن الانتعاش الحاد في تحسين كفاءة استخدام الطاقة هو العنصر الذي يدفع العالم نحو سيناريو التنمية المستدامة، في الوقت الحالي وقد تباطأت الكفاءة بمعدل 1.2 ٪ في عام 2018 ، ومن المعروف ان الكهرباء هي واحدة من مصادر الطاقة القليلة التي تشهد زيادة في الاستهلاك على مدار العقدين المقبلين في سيناريو التنمية المستدامة. إن حصة الكهرباء من الاستهلاك النهائي تتفوق على استهلاك النفط ، الذي يعد اليوم رائدًا ، بحلول عام 2040 نطمح ان توفر طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية جميع الزيادة في توليد الكهرباء .

التوصيات

سوف يتطلب وضع أنظمة الكهرباء على مسار مستدام أكثر من مجرد إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة. يحتاج العالم أيضًا إلى التركيز على الانبعاثات في الأنظمة الحالية وعلى مدار العشرين عامًا الماضية  استحوذت آسيا على 90٪ من إجمالي السعة التي تعمل بالفحم والتي تم بناؤها في جميع أنحاء العالم ، ومن المحتمل أن يكون لهذه المصانع فترات تشغيلية طويلة ونحتاج هذا العام دراسة خيارات لتخفيض الانبعاثات من أسطول الفحم العالمي الحالي .

:Sources

 IREA-WEO 

ازالة ثاني اوكسيد الكربون من الهواء الجوي (تقنية جديدة)

المقدمه

مع الزيادة المقلقة في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتأثيراته على تطورات نمط المناخ العالمي ، فإن التخفيف من آثار تغير المناخ من خلال تقليص انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية هو أحد أكثر المشكلات الاجتماعية والاقتصادية والعلمية إلحاحًا في العالم، ولتحقيق هذه الغاية  تم تطوير عدد من التقنيات لالتقاط ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع من عمليات الاحتراق وغيرها من العمليات الصناعية لإنتاج تيارات CO2 عالية النقاء للتخزين. وهذه الطرق الطرق لها أثر كبير ، ونتيجة لذلك ، كان هناك جهد كبير لتطوير مواد وعمليات جديدة بكفاءة عالية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون ، بما في ذلك المواد الماصة لأنظمة امتصاص الحرارة والضغط والأغشية للنقل الانتقائي لثاني أكسيد الكربون علاوة على ذلك ، هناك العديد من التطبيقات المحتملة لالتقاط الكربون تتطلب أجهزة مدمجة بسبب قيود المساحة ، كما هو الحال في الالتقاط المباشر لثاني أكسيد الكربون من عوادم الأنابيب على مصادر متنقلة ، والتي يوجد فيها اهتمام متزايد بالنظر إلى المساهمة الكبيرة لعادم النقل في انبعاثات غازات الدفيئة.

وبالتأكيد فان  ازالة  ثاني أكسيد الكربون من مجرى الهواء أداة مهمة في المعركة ضد تغير المناخ. يمكن للنظام الجديد أن يعمل على الغاز عند أي مستوى تركيز تقريبًا ، حتى يصل إلى حوالي 400 جزء في المليون الموجود حاليًا في الغلاف الجوي.

تتطلب معظم طرق إزالة ثاني أكسيد الكربون من تيار من الغازات تركيزات أعلى ، مثل تلك الموجودة في انبعاثات المداخن من محطات الطاقة الكهربائيه القائمة على الوقود الأحفوري.هذه التقنية ، المبنية على تمرير الهواء عبر كومة من اللوحات الكهروكيميائية المشحونة.حيث ان الجهاز عبارة عن بطارية كبيرة متخصصة تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء يمر عبر أقطابه الكهربائية أثناء شحنها ، ثم يطلق الغاز أثناء تفريغه. أثناء التشغيل ، سيتناوب الجهاز ببساطة بين الشحن والتفريغ ، حيث يتم تفجير الهواء النقي أو غاز التغذية من خلال النظام أثناء دورة الشحن ، ثم يتم تفجير ثاني أكسيد الكربون النقي المركز أثناء التفريغ.أي انه أثناء شحن البطارية ، يحدث تفاعل كهروكيميائي على سطح كل مجموعة من الأقطاب الكهربائية. وهي مغلفة بمركب يسمى بوليانثراكينون ، والذي يتكون من أنابيب الكربون النانوية. الأقطاب الكهربائية لها تقارب طبيعي لثاني أكسيد الكربون وتتفاعل بسهولة مع جزيئاتها في الهواء أو غاز التغذية ، حتى عندما تكون موجودة بتركيزات منخفضة للغاية. يحدث رد الفعل العكسي عندما يتم تفريغ البطارية - حيث يمكن للجهاز توفير جزء من الطاقة اللازمة للنظام بأكمله - وفي هذه العملية يخرج تيارًا من ثاني أكسيد الكربون النقي. النظام بأكمله يعمل في درجة حرارة الغرفة وضغط الهواء الطبيعي.

إن أكبر ميزة لهذه التقنية على معظم تقنيات احتجاز الكربون أو امتصاص الكربون هي الطبيعة الثنائية لتقارب الاقطاب بثاني أكسيد الكربون ، وبعبارة أخرى ، فإن مادة الإلكترود ، بطبيعتها ، "إما لديها درجة تقارب عالية أو لا تقارب على الإطلاق" ، وهذا يتوقف على حالة شحن البطارية أو تفريغها. تتطلب التفاعلات الأخرى المستخدمة لالتقاط الكربون خطوات المعالجة الكيميائية الوسيطة أو مدخلات الطاقة الهامة مثل الحرارة أو اختلافات الضغط.  ان هذا التقارب الثنائي يسمح باحتجاز ثاني أكسيد الكربون من أي تركيز ، بما في ذلك 400 جزء في المليون ، ويسمح بإطلاقه في أي تيار حامل ، بما في ذلك 100 في المائة من ثاني أكسيد الكربون. حيث أن أي غاز يتدفق عبر مجموعة هذه الخلايا الكهروكيميائية، أثناء خطوة الإطلاق ، سيتم حمل ثاني أكسيد الكربون الذي تم التقاطه معه. على سبيل المثال ، إذا كان المنتج النهائي المرغوب فيه هو ثاني أكسيد الكربون النقي لاستخدامه في كربنة المشروبات الغازيه مثلا، فيمكن تفجير تيار من الغاز النقي عبر اللوحات. ثم يتم إطلاق الغاز الذي تم التقاطه من اللوحات وينضم إلى التيار.

في بعض مصانع تعبئة المشروبات الغازية ، يتم حرق الوقود الأحفوري لتوليد ثاني أكسيد الكربون اللازم لإعطاء المشروبات أزيزها. وبالمثل ، يحرق بعض المزارعين الغاز الطبيعي لإنتاج ثاني أكسيد الكربون لإطعام نباتاتهم في البيوت الزجاجية. يقول فوسكيان إن النظام الجديد يمكن أن يلغي الحاجة للوقود الأحفوري في هذه التطبيقات ، وفي هذه العملية يكون في الواقع يخرج غازات الدفيئة من الهواء مباشرة. بدلاً من ذلك ، يمكن ضغط تيار ثاني أكسيد الكربون النقي وحقنه تحت الأرض للتخلص منه على المدى الطويل ، أو حتى تحويله إلى وقود من خلال سلسلة من العمليات الكيميائية والكيميائية الكهربية.

إن العملية التي يستخدمها هذا النظام لالتقاط وإطلاق ثاني أكسيد الكربون "ثورية". "كل هذا في ظروف محيطة – لا تحتاج إلى مدخلات حرارية أو ضغطية أو كيميائية، إنها مجرد صفائح رقيقة للغاية ، مع سطوح نشطة ، ويمكن تكديسها في صندوق وتوصيلها بمصدر للكهرباء.

يقول الباحثون في معهد MIT "في مختبراتنا ، نسعى جاهدين لتطوير تقنيات جديدة لمعالجة مجموعة من القضايا البيئية التي تتجنب الحاجة إلى مصادر الطاقة الحرارية ، والتغيرات في ضغط النظام ، أو إضافة المواد الكيميائية لاستكمال دورات الفصل والإطلاق وهذه التقنية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون هي دليل واضح على قوة النهج الكهروكيميائية التي تتطلب فقط تقلبات صغيرة في الجهد لدفع الانفصال .

على سبيل المثال ، في محطة توليد الطاقة حيث يتم إنتاج الغازات الكربونيه بشكل مستمر - يمكن إنشاء مجموعتين من هذه الخلايا الكهروكيميائية جنبًا إلى جنب للعمل بالتوازي ، مع توجيه غاز المداخن أولاً إلى مجموعة واحدة لالتقاط الكربون ، ثم يتم تحويلها إلى المجموعة الثانية بينما تدخل المجموعة الأولى في دورة التفريغ. بواسطة التغييرمن خلال التناوب ذهابًا وإيابًا ، يمكن للنظام دائمًا التقاط الغاز وتفريغه. في المختبر ، أن النظام قادر على تحمل ما لا يقل عن 7000 دورة تفريغ شحن ، مع خسارة 30 في المئة في الكفاءة خلال ذلك الوقت. يقدر الباحثون أنه يمكنهم بسهولة تحسين ذلك إلى ما بين( 20  -50 ) الف دورة. 

يمكن تصنيع الأقطاب الكهربائية نفسها بواسطة طرق المعالجة الكيميائية القياسية وتطوير صناعتها بحيث يمكن تصنيعها بكميات كبيرة من خلال عملية التصنيع التي تشبه طباعة الصحف ، و يمكن إنتاجها مقابل مبلغ بسيط لا يتعدى بضع عشرات من الدولارات للمتر المربع من الإلكترود.ان هذه التقنيه الجديده بالمقارنة مع غيرها من تقنيات احتجاز الكربون ، فإنها تتميز بالكفاءة في استخدام الطاقة ، حيث يستخدم حوالي جيجا جول واحد من الطاقة لكل طن من ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه بشكل مستمر مقارنة بعشرة اضعاف هذه الطاقه بالتقنيات الاخرى.وقد أنشأ الباحثون شركة تدعى Verdox لتسويق العملية ، ويأملون في تطوير مصنع على نطاق تجريبي خلال السنوات القليلة المقبلة ومن السهل للغاية توسيع النظام ، وببساطه إذا كنت تريد سعة أكبر ، فأنت تحتاج فقط إلى إنتاج المزيد من الأقطاب الكهربائية. 

التشققات في الخلايا الفوتوفولتيه ومضاعفاتها وطرق الوقايه منها

المقدمه 

ان من اهم المشاكل المحتمل حدوثها في الألواح الشمسية وحتى المشتراه حديثا هي الشقوق الصغيرة  فقد تكون لديك مثل هذه العيوب السيئة من اليوم الأول بدون الشعور بها ولا تميزها العين البشريه ، وغالبًا ما تتطور هذه الشقوق الصغيرة للوحة الشمسية إلى مشكلات ومضاعفات اكبر وللتعمق بهذا الموضوع ، يجب ان نفهم الأسباب التي تؤدي الى تكوين هذه الشقوق الصغيرة في اللوحة الشمسية. تعتبر كسور الخلايا مشكلة شائعة تواجهها الشركات المصنعة للوحات الشمسية ومستخدميها على حد سواء ، قبل وبعد التثبيت. إن تطبيق وفهم الوقاية منها وعلى جميع المستويات هو أفضل وسيلة لتفادي العلاج.

الاسباب

ان امكانية حدوث التشققات الصغيره في ثلاث مراحل:

·      أثناء التصنيع (عيوب تصنيعيه)

·      أثناء النقل والتثبيت

·      اثناء تواجدها في بيئتها (الظروف التشغيليه)

عيوب تصنيعيه

تتعرض الخلايا اثناء العمليات التصنيعية الى التكسر وهذا وارد جدا و هنالك عدة طرق لاختبار الجودة حيث يمكن للمرء استخدامها لتحديد الشقوق الصغيرة. ومن أبرزها• اختبار الإلكتروليت EL  ويمكن أن يكتشف اختبار EL العيوب الخفية التي لم تكتشفها طرق الاختبار الأخرى ، مثل التصوير بالأشعة تحت الحمراء مع الكاميرات الحرارية ، واختبار الفلاش ، وخاصية V-A..

من الناحية المثالية ، يتم إجراء اختبار EL مرة واحدة قبل التصفيح لتحديد الخلايا الشمسية المعيبة واستبدالها ، ويتكرر أيضًا بعد التصفيح الدقيق. وقد يكون هذا الإجراء مستغرقًا للوقت ويتطلب موارد واسعة لا يرغب بعض مصنعي الخلايا  الكهروضوئية في القيام بها ، لكن من الضروري إنتاج ألواح شمسية عالية الجودة.

النقل / التثبيت 

تتعرض الالواح والخلايا للتشققات  كلما اخترت شركه عديمة الخبره بسبب التكلفه الرخيصه ، كذلك اختيارك نوعيه من الالواح من شركات ليست معروفه بهذا المجال من اجل التكلفة المنخفضة والتي تمتلك الحد الأدنى من الحماية تجاه الوقاية من كسور الإجهاد وعليه فانه يجب ان نتجنب القوه والمتانه من اجل اسعار رخيصه .

لا توجد أي طريقة تقريبًا لتحديد الشقوق الصغيرة للوحة الشمسية عند وصول الألواح الشمسية إلى الموقع وفي هذه هي المرحلة الحاسمة وان الوقايه هي اختيار شركات عريقه ومعروفه بهذا المجال.

الظروف التشغيليه

العوامل الطبيعية (الميكانيكية والكيميائية) التي تحيط بظروف تشغيل الألواح في مناطق مثل الثلج والبرد الشديد والرياح والشمس سوف تسبب تشققات صغيرة في الألواح. يمكن أن تعزى عوامل الإجهاد الأخرى إلى الدورة الحرارية للخلايا التي تتضمن توسيع ، وتقلص ، وامتداد الاتصالات المعدنية ، وتوصيلات الأسلاك.

تقنيات البناء المتقدمة التي تنفذها الشركات المصنعة المختارة يمكن أن تساعد في منع الشقوق الصغيرة للوحة الشمسية التي تحدث من العوامل البيئية.

الاضرار المحتمله 

على الرغم من أنه يكاد يكون من المستحيل تجنب الشقوق الصغيرة في المدى الطويل ، إلا أن آثارها الجانبية المحتملة يمكن أن تؤدي إلى مشكلة خطيرة إذا لم يتم معالجتها في أقرب وقت ممكن.

حدوث تصدعات بسيطه 

التصدعات البسيطه بالعاده تكون مؤثره على الكفاءة وتحدث بسبب القوى الميكانيكية أو الإجهاد الحراري  في عملية الإنتاج و تحدث التصدعات البسيطه في الغالب أثناء تصفيح اللوحة ، خاصةً عند استخدام أفلامEVA  مع نفاذية رطوبة ضعيفة.

وفي هذه الحاله حتى الرطوبة الخفيفة لا يمكن أن تتبخر بسهولة مما يشكل تحديًا في المناطق والبيئات الساخنة حيث تمر الرطوبة عبر الشقوق الصغيرة الموجودة في مقدمة الرقاقة ، ثم تتبع أكسدة الأصابع الملامسة.

مقاومة كهربائيه عالية.

تؤدي التشققات الصغيره الى ارتفاع المقاومة الكهربائيه  للخلية  ومسار الكهرباء يتبع مسار أقل مقاومة وهذا يعني  ان أقسام الخلايا المكسورة تجبر الالكترونات على استخدام مسارات بديلة (مزدحمة) ، تمامًا مثل الطريق السريع المزدحم. حيث انه عندما تكون الشمس مشرقة في الوقت الأمثل من اليوم التي هي ساعة الذروة للإلكترونات. تحتاج إلى تشكيل من الألواح الشمسية مثل مدينة بها نظام نقل فعال لتحقيق أقصى إنتاج للطاقة وهذا لا يتوفر عند تواجد الشقوق .

الاندثار وقصر عمر الخليه

إذا لم يتم اكتشافها ، فإن تشققات الألواح الشمسية الصغيرة ستؤدي إلى عمر أقل و سيؤثر انخفاض العمر على عائد حسابات الاستثمار والأداء الكلي والقيام بعمليات الاستبدال السابق لأوانه. غالبًا ما يكون استبدال اللوحات الفردية المتأثرة خيارًا بسبب التغيرات في الخصائص الكهربائية مع مرور الوقت.

مسارات حلزونيه

قد تظهر التشققات الصغيرة مرئية على اللوحة في شكل ما يسمى بمسارات الحلزون. ومع ذلك ، يتعين على المرء أن يلاحظ أن مسارات الحلزون هي علامة على وجود تأثير طويل الأجل ناتج عن عملية كيميائية تؤدي إلى حدوث تغييرات على سطح الخلية.