الحلول المناسبة للمنازل

الحلول المناسبة للمنازل

استغلال الطاقة الشمسية (Solar Energy)

مقدمه

تعتبر الشمس المصدر الرئيسي للطاقة في المجموعة الشمسية، والتي نعيش على جزء منها (الكرة الارضية)، وتسمى بأم الطاقات حيث يصدر عن التفاعلات والانفجارات داخلها كمية كبيرة من الطاقة، تتسبب في حركة الرياح والتيارات البحرية والدورة الفصلية السنوية. ان النظام البيولوجي والحيوي على سطح الارض، وبكل اشكاله، يعتمد بصورة مباشرة او غير مباشرة على الطاقة الشمسيه الساقطة على الارض. ابتداءاً من عملية التمثيل الضوئي وانتاج الغذاء الى تزويدنا بطاقة مجانية ونظيفه ومستدامه. ويمكن استغلال الطاقه الشمسيه من خلال تطبيق التصاميم المعماريه المناخيه (Solar Passive Design) او استخدام اجهزه ومعدات (Active Solar Systems) لتحويل الطاقه الشمسيه الى اشكال اخرى.

التصميم المعماري المناخي

منذ القدم كان لاشعة الشمس اثر واضح في تصميم المنازل والمباني وتطورها على اختلاف استخداماتها. حيث تم استغلال الطاقه الشمسيه للحصول على الضوء والدفء في مختلف الاقاليم، ولحقيق ذلك فقد تم انشاء المباني بحيث تكون موجهه لناحية الجنوب في منطقة شرق البحر المتوسط ومواقع اخرى في العالم. ومن اهم اسس التصميم المعماري المناخي (او ما يسمى الطاقه الشمسيه السلبيه) والتي تتناسب مع البيئه والظروف المناخيه المحليه ما يلي:

1. توجيه المبنى ااتجاه الجنوب

2. تقليل نسبة المساحة الخارجيه المعرضه للشمس بالنسبة لحجم المبنى

3. استخدام التظليل الانتقائي

4. الاعتماد على التهويه الطبيعيه لتحقيق الارتياح الحراري داخل المباني

وكافة الابنيه القديمه كانت تحقق هذه الشروط البسيطه. وحالياً يتوفر في السوق برامج مختلفه للتصميم المعماري والتي تعتمد على تقنيات الطاقة الشمسية السلبية. ويتم تنفيذها على اجهزة الحاسوب (الكمبيوتر) بحيث تجمع بين نظم تكييف الهواء بالطاقة الشمسية/التهوية والتسخين بالطاقة الشمسية/التدفئة والإضاءة التي تعتمد على ضوء النهار. ولكن في الواقع يتم تصميم وتنفيذ معظم المباني السكنيه والتجاريه في الاردن بالاعتماد على الاجهزه والمعدات، مثل المضخات ووسائط التدفئه والمراوح واجهزة التكييف ... والتي عادة تستهلك كميات كبيره من الطاقه، للتعويض وتحسين الاداء وتحقيق شروط الراحه المطلوبه داخل المسكن. وهذا ما يسمى بالجزر الحراريه الحضريه (Urban Heat Islands) وهي مناطق يعيش فيها الإنسان وتكون درجة حرارتها أعلى من درجة حرارة البيئة المحيطة بها. وتُعزى درجات الحرارة المرتفعة في هذه الجزر إلى الامتصاص المتزايد لضوء الشمس بواسطة المكونات التي تميز المناطق الحضرية، مثل الخرسانة والأسفلت، والتي تكون ذات قدرة أقل على عكس الضوء وسعة حرارية أعلى من تلك الموجودة في البيئة الطبيعية. ومن اهم الطرق المستخدمه لمعادلة تأثير الجزر الحرارية طلاء المباني والطرق بلون فاتح (الأبيض) وزراعة النباتات وترشيد استهلاك الطاقه وبالتالي الحد من الانبعاثات الضاره بالبيئه وخاصة الغازات الدفيئه الناتجه عن حرق الوقود الاحفوري.

تطبيقات الطاقة الشمسية 

1. تسخين العمليات الصناعية

2. التسخين باللواقط الشمسية (Solar Collectors)

3. توليد الطاقة الكهربائية

الطاقة الحيوية والمخلفات    (Bio-Energy and Waste)

طاقة الكتلة الحيوية (Bio-Mass Energy)  

هي مادة عضوية يمكن حرقها أو تحللها واستخدامها كمصدر للوقود. وهي اصلاً ناتجة عن طريق عملية التّمثيل الضوئي في النبات، وفيه  تمتص الاوراق الخضراء الطاقة الشمسية وغاز ثاني اكسيد الكربون من الجو ويتم تثبيت الكربون والهيدروجين في النبات واطلاق غاز الاكسجين الى الجو. اي انه يتم تخزين الطّاقة الشّمسية في محطات طاقة وهي متاحة لتحويلها إلى شكل من أشكال الطّاقة القابلة للاستخدام.  وتعد الكتلة الحيوية طاقة متجددة بسبب القدرة غير المحدودة للتوسع في الزراعة وغراسة الاشجار، وبالتالي الحصول على مخلفات الكتلة الحيوية الناتجة من هذه النباتات واستخدامها كمصدر للطاقة. وبالتالي تقلل من الاعتماد على النفط المستورد، وتقوى الإقتصاد الوطني، كما وتقلص انبعاثات غازات الإحتباس الحراري الضارة (الغازات الدفيئة).

وتأتي طاقة الكتلة الحيوية بعدة أشكال، كحرق الاخشاب وتحويل المخلفات والنفايات العضوية إلى طاقة، وجمع غاز الميثان الحيوي، واستخدام محاصيل الطّاقة لإنتاج الوقود الحيوي. وتعتبر الكتلة الحيوية من أهم مصادر الطّاقة المتجددة استهلاكاً في دول كثيرة مثل الولايات المتحدة الأمريكية، بعض الدول الاوروبية ودول امريكا اللاتينية وافريقيا والهند والباكستان وجنوب شرق اسيا. واهم اشكال الطاقة الحيوية التي يمكن استخدامها في القطاع الصناعي الاردني ما يلي:

• حرق الخشب : يعد الخشب أكثر مصادر طاقة الكتلة الحيوية شيوعاً، فقد تم استخدام الخشب منذ الآلاف السنين لأغراض التّدفئة والطّهي، وحديثاً إنتاج الكهرباء. ويعد الخشب مصدر الطّاقة الرئيسي في جميع أنحاء المعمورة حتى سيطرة الوقود الأحفوري منتصف القرن التّاسع عشر. ولا يزال الخشب يستخدم اليوم لأغراض التدفئة والطّهي (خصوصاً في البلدان النامية)، ولكن الجزء الأكبر منه يستخدم لأغراض صناعية.فبالإمكان حرق الخشب لإنتاج البخار و\أوالكهرباءللمساهمة في سد احتياجاتها من الطّاقة. وهذا قد يكون ملائماً لبعض الصناعات مثل الاثاث الخشبي، الورق والكرتون، الورق الصحي ...الخ.

• تحويل النفايات والقمامه :من الممكن استخدام القمامة والنفايات العضوية الناتجة من بعض الصناعات الغذائية او مزارع الدواجن والابقار والمواشي كمصدرٍ للطاقة، حيث يمكن تحويلالكتلة الحيوية العضوية لهذه النفايات إلى طاقة مفيدة. وتنتج الدواجن والابقار والمواشي كميات لا بأس بها من المخلفات العضوية والتي يمكن تخميرها لانتاج الغاز الحيوي(Bio-Gas) او حرقها في محارق النفايات او مراجل خاصة لانتاج البخار او المياه الساخنة وحسب الحاجه.ويعد انتاج الغاز الحيوي امراً سهلاً، حيث يأتي الغاز الحيوي من الكائنات الحية الدقيقة التّي تهضم (تكسرالمواد العضوية في غياب الهواء) المخلفات العضوية وتحولها الى خليط من غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. ويمكنللغاز الحيوي المتجدد أن يحل محل الغاز الطبيعي او المشتقات النفطية في التدفئة، والطهي، والإضاءة، وإنتاج البخار، وإنتاج الكهرباء. ويمكن ايضاً أن يستخدم كوقود بديل في السيارات التي تستخدم الغاز الطبيعي.

• انتاج الوقود الحيوي : يمكن استخدام الوقود الحيوي مثل الإيثانول والديزل الحيوي كوقود نظيف في محركات الاحتراق الداخلي، وعادة ما يتم مزجه مع أنواع الوقود العادي كمكمل ” أخضر” و من الممكن أيضاً أن يستخدم لوحده في سيارات مخصصة لهذا الاستخدام وهو وقود متجدد، وغير سام، وقابل للتحلل، ونظيف، وآمن .ويصنع وقود الديزل الحيوي من مواد عضوية مثل الدهون الحيوانية، والشحوم المعاد تدويرها، والزيت النباتي من خلال فصل الكتلة الحيوية إلى استرات حمض الميثيل الدهنية (و التي تشكل وقود الديزل الحيوي) والجليسرين والذي يعتبر ناتج ثانوي ويمكن استخدامه في مستحضرات التجميل، والمستحضرات الصيدلانية، والصابون، المحسنات الغذائية. .
  يصنع وقود الديزل الحيوي. وقد يكون هنالك بعض الشركات الصناعية المحلية التي تستخدم الدّهون الحيوانية أو الزيوت النباتية في منتجاتها. اما وقود الايثانول يصنع من محاصيل الطّاقة كالذّرة وقصب السّكّر، وهذه المحاصيل غير متوفرة في الاردن.

وهنا يعتقد انه يمكن الاستفادة من هذا المصدر في بعض الصناعات التي تكون احد نواتجها الثانوية فضلات عضوية او من مصانع او مزارع قريبة في نفس المنطقة، وبخلاف ذلك لن يكون المشروع مجدياً.

الطاقة الحرارية الجوفية (Geothermal Energy)

وتعتبر الطاقة الحرارية الجوفية مصدر طاقة بديل ونظيف ومتجدد، وهي طاقة حرارية مرتفعة ذات منشأ طبيعي مختزنة في الصهارة في باطنالأرض. حيث يقدر أن أكثر من 99% من كتلة الكرة الأرضية عبارة عن صخور تتجاوز حرارتها 1000 درجة مئوية، وترتفع درجة الحرارة بزيادة العمق في جوف الأرض و بمعدل يبلغ 2.7 درجة مئوية لكل 100 متر. أي أنها تصل إلى حوالي 27 درجة مئوية على عمق 1 كيلومتر أو 55 على عمق 2 كيلومتر وهكذا. ويستفاد من هذه الطاقة الحرارية بشكل أساسي في توليد الكهرباء، ويتطلب ذلك حفر أنابيب كثيرة إلى أعماق سحيقة قد تصل إلى نحو 5 كيلومترات. وفي بعض الأحيان تستخدم المياه الساخنة بصورة مباشرة للتدفئة عندما تكون الحرارة قريبة من سطح الأرض، على صورة ينابيع حارة كما هو الحال في المناطق المحاذية لغور الاردن مما يسهل استغلالها وبتكاليف زهيده.

ويمكن استخراج حرارة باطن الارض لغايات التدفئه من أعماق قليلة نسبيا (100-150 متر تقريباً) وذلك من خلال استخدام مضخة لتدوير المياه وتسخينها في جوف الارض واعادتها للسطح للاستخدام. أما في حالة المشروعات الصناعية، حيث معدل درجات الحرارة المطلوبة اعلى فأن العملية تكون اكثر صعوبة وتتطلب الحفر الى أعماق سحيقة قد تصل الى عدة كيلومترات تحت سطح الأرض الطبيعي، تبعاً لدرجة الحرارة المطلوبه. ويمكن استخدام الحرارة الجوفية للتسخين او التبريد عن طريق مضخة حرارية (Heat Pump)، والتي تحتاج الى مصدر طاقة كهربائية دائم، مما يؤدي الى زيادة الكلفة.

لقد اثبتت الدراسات الجيولوجية في الاردن بأن درجات الحرارة الجوفية (والينابيع الحاره) في الاردن متدنية نسبياً (حوالي 40-60 درجة مئوية)، وذلك بسبب ضعف النشاط البركاني في المنطقة. وعليه فأن فرصة استخدام الحرارة الجوفية بصورة مباشرة في الصناعة يكاد يكون معدوماً. وعليه يتطلب استغلال الحرارة الجوفية والوصول الى درجات حرارة تناسب التطبيقات الصناعية، استخدام نظام مضخات حرارية لرفع درجة الحرارة مما سيزيد من تكاليف التأسيس والتشغيل. ولكن قد يكون استخدامها ملائماً في الصناعات التي تتطلب عمليات تسخين وتبريد في نفس الوقت.

طاقة الرياح

ولكن يجدر الاشارة هنا الى ان موضوع استغلال طاقة الرياح لتزويد المنازل او الصناعات الاردنية ليس بسيطاً ومباشراً مثل الطاقة الشمسية، وذللك لاسباب كثيرة اهمها ضرورة اجراء قياسات لسرعة الريح والاتجاه في نفس موقع الاستخدام لفترة زمنية طويله نسبياً اقلها سنة واحدة وعلى مدار الساعة. وذلك لتحديد امكانية وجدوى استغلالها. الامر الذي يتطلب فريق فني مختص ومؤهل لتركيب برج القياس والاجهزة والادوات المطلوبة ومراقبتها وتحليل النتائج.