موارد البيئة

موارد البيئة

في هذا الدرس
الأهداف

• تقارن بين الموارد الطبيعية المتجددة والموارد غير المتجددة.
• تكتب قائمة باستعمالات الوقود الأحفوري.
• تحدد بدائل الوقود الأحفوري المستخدمة.

الأهمية
استخدام المصادر الطبيعية بحكمة مهم في حفظ جميع أشكال الحياة على الأرض.

مراجعة المفردات
النظام البيئي: يتكون النظام البيئي من تفاعل المخلوقات الحية مع بعضها، ومع العوامل اللاحيوية بحيث تشكل حلقة واحدة.

المفردات الجديدة

• الموارد الطبيعية
• الموارد المتجددة
• الموارد غير المتجددة
• النفط
• الوقود الأحفوري
• الطاقة الكهرومائية
• طاقة الرياح
• التفاعلات النووية
• الطاقة النووية
• الطاقة الحرارية الجوفية

الموارد الطبيعية
تستخدم أوراق الشجرة الضوء لتكوين الغذاء بواسطة عملية البناء الضوئي، ثم ما تلبث هذه الأوراق أن تذبل وتسقط على الأرض، وتتحلل في التربة. وتحفر دودة الأرض هذه التربة الرطبة لتتغذى على هذه الأوراق المتحللة، وقد يأتي طائر ليلتقط هذه الدودة ويطير بها بعيدًا. فيم تتشابه المخلوقات الحية السابقة؟ إنها تعتمد على الموارد الطبيعية (Natural Resources)، وهي عناصر البيئة المفيدة التي خلقها الله سبحانه وتعالى، والضرورية لبقاء المخلوقات الحية.

ما أنواع الموارد الطبيعية التي نستخدمها؟ إننا – كسائر المخلوقات – نحتاج إلى الهواء والماء والغذاء، ونستخدم الموارد الضرورية لصنع كل شيء، بدءًا من الملابس حتى السيارات. فالموارد الطبيعية تزودنا بالطاقة الضرورية لسير السيارات ولمصانع الطاقة. وعلى الرغم من أن بعض الموارد الطبيعية متوافرة إلا أن بعضها ليس كذلك.

الموارد المتجددة
ضوء الشمس والماء والهواء والمحاصيل الموضحة في الشكل (1) أمثلة على موارد متجددة؛ فالشمس مورد لا ينضب بمشيئة الله؛ إذ يوفر لنا مقدارًا ثابتًا من الحرارة والضوء. والأمطار تملأ البحيرات والجداول بالماء. في حين تضيف النباتات الأكسجين إلى الهواء من خلال عملية البناء الضوئي. والموارد المتجددة (Renewable Resources) هي أي مورد طبيعي يعاد تدويره أو يتجدد باستمرار في الطبيعة.

الشكل (1)
يعد القطن والخشب من الموارد المتجددة، ويستخدم نبات القطن في صناعة البُسُط والسجاد والستائر والملابس والوسائد. يُحصد القطن كل عام. أما الخشب الذي يستخدم في صناعة الأثاث ومواد البناء والورق فيتطلب نموه 20 عامًا حتى ينتفع به.

مع أن الموارد المتجددة يُعاد تدويرها أو تعويضها باستمرار إلا أنه في بعض الأحيان يقل إنتاجها وتتناقص. فالأمطار والثلوج المصهرة تعوّض الماء في الجداول والبحيرات، إلا أنه في بعض الأحيان قد لا تتساقط الأمطار، أو لا ينصهر الثلج بكميات تفي بحاجة الناس والنباتات والحيوانات. أما عندما يكون الماء والموارد الأخرى نادرة الوجود في بعض مناطق العالم وخصوصًا في المناطق الصحراوية، فيمكن عندئذ اللجوء إلى استخدام موارد أخرى بديلة عنها كما في الشكل (2).

الموارد غير المتجددة
تسمى الموارد الطبيعية التي تستهلك بسرعة أكبر من سرعة تعويضها الموارد غير المتجددة (Nonrenewable Resources). إن مصادر الأرض التي تزودنا بالموارد غير المتجددة محدودة. فأنت تستخدم الموارد غير المتجددة عندما تضع مشترياتك من البقالة في أكياس بلاستيكية، أو عندما تدهن حائطًا، أو عندما تتنقل بالسيارة. فالبلاستيك والدهان والوقود كلها تصنع من مورد طبيعي غير متجدد، هو النفط. وقد تكون النفط (Petroleum) من بقايا مخلوقات حية دقيقة بحرية طمرت في قشرة الأرض، وهي غير متجددة؛ لأنها تحتاج إلى مئات ملايين السنين حتى تتكون من جديد.

ماذا قرأت؟
ما المقصود بالموارد غير المتجددة؟

إن المعادن والفلزات الموجودة في القشرة الأرضية هي كذلك موارد غير متجددة. فالماس معدن، وكذلك الجرافيت في قلم الرصاص. والألومنيوم المستخدم في تصنيع علب المشروبات الغازية فلز، وكذلك الحديد والنحاس والذهب والفضة والتنجستون واليورانيوم جميعها فلزات أيضًا. والعديد من المواد المصنَّعة – ومنها السيارة في الشكل (3) – قد صنعت من موارد غير متجددة.

الشكل (2)
يندر وجود الخشب في بعض أجزاء إفريقيا؛ فيستخدم الناس الطاقة الشمسية بدل الخشب في عملية الطبخ.

الشكل (3)
السيارة في الشكل (3) قد صنعت من موارد غير متجددة.

الشكل (4)
الحديد مصدر طبيعي غير متجدد، وهو المكون الرئيس في الفولاذ الذي يستخدم في تصنيع السيارات والأدوات المنزلية والمباني والجسور، وحتى في صناعة الإطارات.
استنتج ما الموارد غير المتجددة الأخرى المستخدمة في تصنيع السيارات؟

الوقود الأحفوري
الفحم الحجري والنفط والغاز الطبيعي موارد غير متجددة تزودنا بالطاقة. ومعظم الطاقة التي نستخدمها تأتي من أشكال الوقود الأحفوري السابقة الذكر. تشكل الوقود الأحفوري (Fossil fuels) في القشرة الأرضية منذ مئات ملايين السنين. ويستخدم النفط لتصنيع الوقود اللازم لتحريك السيارات والحافلات والقطارات والطائرات. ويستخدم الفحم الحجري وقودًا في محطات توليد الطاقة الكهربائية. كما يستخدم الغاز الطبيعي في المصانع والتسخين والطبخ، وأحيانًا وقودًا للحافلات.

المحافظة على الوقود الأحفوري
يستخدم بلايين الناس الوقود الأحفوري يوميًا. ولأن الوقود الأحفوري مورد غير متجدد فإن مصدره محدود، كما قد يزداد سعره في المستقبل، ويصبح من الصعب الحصول عليه. ومن ناحية أخرى قد يؤدي استخدام الوقود الأحفوري إلى حدوث مشكلات بيئية؛ فعلى سبيل المثال قد يتطلب استخراج الفحم الحجري تعرية طبقات سميكة من التربة والصخور، مما يؤدي إلى تدمير النظام البيئي. كما أننا نواجه مشكلة أخرى في أثناء استخدام الوقود الأحفوري، وهي أنه يجب أن يحرق للحصول على الطاقة المخزونة فيه، فينتج عن عملية الاحتراق فضلات غازية تسبب تلوث الهواء، وظهور مشكلتي الضباب الدخاني والمطر الحمضي. لهذه الأسباب يقترح العديد من المهتمين تقليل استخدام الوقود الأحفوري، والبحث عن مصادر بديلة أخرى للطاقة.

تجربة: ملاحظة تأثير عمليات التعدين
الخطوات

• اصنع عجينة صلصال على شكل كعكة صغيرة في صحن ورقي، تحتوي على قطع صغيرة تمثل قطع شوكولاتة.
• تخيل أن قطع الشوكولاتة تمثل ترسبات معدنية وبقية الكعكة تمثل القشرة الأرضية.
• استخدم أعواد تنظيف الأسنان لتحديد وحفر الترسبات المعدنية، وحاول عدم إتلاف الأرض بشكل كبير.
• بعد الانتهاء من عملية التعدين حاول إعادة إصلاح الأرض وإرجاعها إلى شكلها السابق.

التحليل

• هل كنت قادرًا على إصلاح الأرض؟
• قارن بين صعوبات الحفر للحصول على الترسبات القريبة من السطح مقارنة بتلك الموجودة في أعماق القشرة الأرضية.
• صف التغيرات البيئية التي قد تحدث نتيجة عملية التعدين.

مصادر الطاقة في العالم

• نفط 34%
• فحم حجري 25%
• غاز طبيعي 21%
• طاقة متجددة 12.6%
• طاقة نووية 7.4%

الشكل (4):
الفحم الحجري وقود أحفوري يحصل عليه بالتعدين السطحي الذي يؤدي إلى إزالة طبقات كبيرة من التربة الموجودة فوق الفحم المترسب. التراب يعوض، ولكن يحتاج إلى العديد من السنوات ليستطيع النظام البيئي تعويضه.
حدد الموارد التي تزودنا بـ 80% من الطاقة.

ص117

تقليل استخدام الوقود الأحفوري، والبحث عن مصادر بديلة أخرى للطاقة. يمكنك ممارسة سلوكيات بسيطة للتقليل من استخدام الوقود الأحفوري. فمثلًا أطفئ الضوء عند مغادرة الغرفة، وكذلك الأجهزة الكهربائية الأخرى التي لا تريد استخدامها مثل جهاز التكييف والتلفاز وغيره. هذه الأفعال تقلل من استهلاك الكهرباء الذي ينتج في محطات توليد الكهرباء التي تعتمد على حرق الوقود الأحفوري. إن استخدام وسائل النقل العام يقلل أيضًا من كمية الوقود المستهلك في قيادة السيارات الخاصة، كما أن المشي أو ركوب الدراجات الهوائية يقلل كذلك من استخدام الوقود الأحفوري. إن تقليل استخدام الوقود الأحفوري يعود بالمنفعة، كما يعني توفير مبالغ أكبر من المال.

ينبغي أن نحافظ على الطاقة، ولا سيما أن شريعتنا السمحة تحثنا على الترشيد، وتنهانا عن الإسراف والتبذير، قال الله عز وجل في محكم كتابه:
﴿يَا بَنِي آدَمَ خُذُوا زِينَتَكُمْ عِندَ كُلِّ مَسْجِدٍ وَكُلُوا وَاشْرَبُوا وَلَا تُسْرِفُوا إِنَّهُ لَا يُحِبُّ الْمُسْرِفِينَ﴾ (الأعراف: 31).

بدائل الوقود الأحفوري
من الحلول الأخرى المقترحة للتقليل من استخدام الوقود الأحفوري استخدام مصادر أخرى بديلة للطاقة الكهربائية غير حرق الوقود الأحفوري.

وتبذل المملكة العربية السعودية جهودًا كبيرة وتتقدم بشكل ملحوظ في الاتجاه نحو استخدام مصادر الطاقة المتجددة في إنتاج الطاقة مستقبلًا. فقد استخدمت مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية ممثلة بمعهد بحوث الطاقة الخلايا الكهروضوئية التي تستخدم الطاقة الشمسية في إنتاج الكهرباء وأنشأت القرية الشمسية بالقرب من قرية العيينة لهذا الغرض. كذلك تم إنشاء مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة في عام 1431هـ، وهي مدينة علمية تعنى بإيجاد سياسات وطنية للطاقة الذرية والمتجددة والعمل على إنشاء وإدارة المشاريع التي تعمل على استخدام الطاقة الذرية والمتجددة في إنتاج الطاقة الكهربائية. ولقد أنشأت الأطلس الوطني لمصادر الطاقة المتجددة والرصد البيئي (أطلس مصادر الطاقة المتجددة)، وهو بوابة تحتوي على قاعدة بيانات جغرافية ومعلومات مناخية حديثة للظواهر الجوية بمناطق المملكة المختلفة، والتي يمكن استخدامها كمرصد لتحديد موارد الطاقة المتجددة. وتطمح المدينة إلى استغلال كل من طاقة الرياح والطاقة الحرارية الجوفية والطاقة الشمسية وبناء مفاعلات نووية لإنتاج حوالي 72 جيجا واط تستخدم في مجالات عدة منها توفير الطاقة الكهربائية للمنازل والمصانع، وتحلية المياه، وتصدير الفائض من الطاقة الكهربائية للدول المجاورة.

ص118

الطاقة الكهرومائية
يمكن استخدام الماء بوصفه مصدرًا للطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء كما في الشكل (5). فالطاقة الكهرومائية (Hydroelectric Power) طاقة ناتجة عن استثمار طاقة المياه الساقطة لتشغيل مولدات الكهرباء. وتمتاز هذه الطريقة بأنها غير ملوثة للهواء؛ إذ لا يتم حرق الوقود خلالها، إلا أن هناك بعض التحفظات البيئية على استخدام هذه الطريقة؛ إذ يجب بناء سدود بالقرب من محطات توليد الكهرباء لكي يكون ارتفاع الماء كافيًا لتحريك المحركات في المولدات، مما يؤدي إلى غمر مساحات واسعة من الأراضي خلف السدود، ويترتب عليه تدمير المواطن البيئية، وتحويل جزء من النهر إلى بحيرة.

طاقة الرياح
تعد طاقة الرياح (Wind Power) موردًا آخر للطاقة المتجددة يمكن استخدامه لتوليد الطاقة الكهربائية؛ إذ تعمل الرياح على تحريك تروس التوربينات المتصلة بالمولدات الموضحة بالشكل (6)، فتنتج الكهرباء. ولا تنتج الكهرباء إلا عندما تصل سرعة الرياح إلى 32 كلم/ساعة على الأقل. ويعد هذا المصدر غير ملوث للهواء، إلا أنه لا يمكن توليد الكهرباء بهذه الطريقة إلا عند وجود الرياح. وعلى الرغم من ذلك فإن نسبة الطاقة الكهربائية التي يتم توليدها باستخدام قوة الرياح لا تشكل إلا نسبة قليلة من الكهرباء المستخدمة في العالم.

الشكل (5)
طاقة الوضع للماء خلف السد تزود التوربين بالطاقة.
فسر: لماذا تعد الطاقة الكهرومائية مصدرًا متجددًا للطاقة؟

الشكل (6)
تعمل مراوح الهواء بنفس مبدأ منشآت الطاقة، وبدلًا من إدارة المحرك بالبخار يدار بالمراوح التي تحركها الرياح.
صف بعض مزايا وسلبيات استعمال مراوح الهواء.

ص119

الطاقة النووية
هل تتخيل أن 1 كجم من الوقود النووي تنتج طاقة تعادل الطاقة التي ينتجها لتر واحد من الغاز الطبيعي ثلاثة ملايين مرة تقريبًا؟ ما مصدر هذه الطاقة الهائلة المختزنة في كتلة صغيرة كهذه؟

تنشطر أنوية ذرات بعض العناصر مثل اليورانيوم في التفاعلات النووية (Nuclear Reaction) مطلقة كميات هائلة من الطاقة تعرف بالطاقة النووية (Nuclear Energy)، ويمكن استعمال هذه الطاقة لتوليد الطاقة الكهربائية من خلال تسخين الماء وإنتاج البخار الذي يدير المولد الكهربائي، كما في الشكل (7). لا يحتاج توليد الكهرباء من الطاقة النووية إلى إحراق أي نوع من الوقود الأحفوري؛ لذا تساعد هذه الطريقة على المحافظة على الوقود الأحفوري فترة أطول. كذلك لا تسبب محطات الطاقة النووية تلوثًا للهواء. وقد تتعجب إذا علمت أن المحطة النووية المثالية تولد طاقة كافية لتزويد 600000 منزل، وتنتج مخلفات لا تزيد على متر مكعب واحد.

المخلفات النووية
للطاقة النووية مزاياها وعيوبها. ومن هذه العيوب أن كمية اليورانيوم في قشرة الأرض غير متجددة، وأن مخلفاتها – رغم قلتها – نشطة إشعاعيًا وتشكل إشعاعاتها خطرًا على حياة المخلوقات الحية، بل إن بعض المواد في المخلفات النووية تبقى نشطة إشعاعيًا لآلاف السنين. لذلك يتم تخزين المخلفات النووية في أماكن لا تسمح بإطلاق الإشعاعات للبيئة فترة طويلة. ومن طرائق التخزين وضع المخلفات في مواد مصنوعة من الخزف محكمة الإغلاق، ثم وضعها في حاويات واقية، ودفن هذه الحاويات عميقًا في الأرض…

الشكل (7)
تحدث سلسلة من تحولات الطاقة للحصول على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
صف: كيف تنتج الحرارة خلال التفاعلات النووية؟

ص120

… ودفن هذه الحاويات عميقًا في الأرض. ويجب اختيار موقع الدفن هذا بعناية حتى لا تلوث المياه الجوفية، وأن يكون الموقع آمنًا من حدوث الهزات الأرضية والكوارث الطبيعية الأخرى.

الطاقة الحرارية الجوفية
تتزايد درجة حرارة الأرض مع ازدياد العمق؛ فعلى عمق 3 كم تكون درجة الحرارة كافية لغلي الماء، وعلى عمق 100 كم تصل درجة الحرارة إلى ما يقارب 900 س. تسمى الحرارة الموجودة في باطن الأرض الطاقة الحرارية الجوفية (Geothermal Energy). وتنتج أغلب الطاقة الحرارية الجوفية عن انحلال أنوية ذرات مشعة في باطن الأرض. وفي بعض المناطق – على أعماق كبيرة في باطن الأرض – تكون درجة الحرارة كافية لصهر الصخور، وفي أثناء الثوران البركاني تصل الصخور المصهورة إلى سطح الأرض عبر الشقوق التي تحدث في القشرة الأرضية.

الخزانات الحرارية الجوفية
في بعض المناطق تكون الصخور المصهورة قريبة من السطح، فتسخن الصخور حولها، وعندما تصل مياه الأمطار والمياه الجوفية عبر التشققات الموجودة في سطح الأرض إلى الصخور الساخنة يسخن الماء، ويتشكل البخار. ويمكن للماء الساخن والبخار أن يعلقا تحت الضغط العالي في الشقوق أو الفجوات التي تسمى الخزانات الحرارية الجوفية. وفي بعض الأحيان تكون المياه الساخنة والبخار قريبين من سطح الأرض فتتشكل الينابيع الحارة، التي يمكن الاستفادة منها في مجالات مختلفة، منها الاستشفاء، كما في الشكل (8).

ماذا قرأت؟
من أين تأتي الطاقة الحرارية الجوفية؟

منشآت الطاقة الحرارية الجوفية
يتم حفر الآبار للوصول إلى خزانات الطاقة الجوفية الحرارية في المناطق التي تكون فيها قريبة من سطح الأرض، على أعماق لا تزيد عن بضعة كيلومترات، حيث يستخدم الماء الساخن والبخار الموجود في هذه الخزانات لتوليد الطاقة الكهربائية من خلال منشآت الطاقة الحرارية الجوفية. وتحتوي معظم هذه الخزانات ماء تحت ضغط عال…

الشكل (8)
الطاقة الحرارية الجوفية تجعل مياه الينابيع الحارة دافئة بحيث يمكن السباحة فيها، حتى لو كانت الأرض مغطاة بالثلج.

ص121

… ويبين الشكل (9) كيف تستخدم هذه الخزانات لتوليد الكهرباء. ومع أن الطاقة الحرارية الجوفية من مصادر الطاقة التي لا تنضب، إلا أن المناطق القابلة للاستغلال هي المناطق التي تكون فيها الخزانات الجوفية الحرارية قريبة من سطح الأرض.

الطاقة من البحار والمحيطات
لعلك لاحظت أن مستوى الماء يرتفع عند الشاطئ في أوقات معينة، وينخفض في أوقات أخرى. ويسمى ارتفاع مستوى الماء المد، ويسمى انخفاضه الجزر. وتعد حركة مياه البحر والمحيط مصدرًا للطاقة الميكانيكية غير قابل للنضوب، وقد تم بناء العديد من منشآت الطاقة التي تعتمد على حركة مياه المحيطات خلال المد والجزر؛ لتحويلها إلى طاقة كهربائية كما في الشكل (10).

استخدام طاقة المد والجزر (Tide And Ebb Power)
يحدث كل من المد والجزر مرتين في اليوم، ويكون فارق الارتفاع بين المد والجزر في أغلب الأماكن بضعة أمتار، وقد يصل في بعضها إلى أكثر من ذلك، فيصل في خليج فندي شرق كندا مثلًا إلى 16 م تقريبًا؛ إذ يتحرك نحو 14 تريليون كجم من الماء ليدخل الخليج أو يخرج منه في المد أو الجزر.

تصمم محطة الطاقة بحيث يتدفق الماء عبر توربين في أثناء المد، فيدير المولد الكهربائي، كما في الشكل (11-أ)، ويتم الاحتفاظ بالماء خلف السد. وخلال الجزر يطلق الماء الموجود خلف السد ليمر أيضًا عبر التوربين فيولد كمية أخرى من الطاقة الكهربائية، كما في الشكل (11-ب). ويتم توليد الطاقة الكهربائية نحو 10 ساعات يوميًا خلال المد والجزر. ومع أن طاقة المد والجزر من مصادر الطاقة التي لا تنضب، ولا تلوث البيئة، إلا أن استخدامها محدود؛ بسبب قلة الأماكن التي يكون فيها فرق الارتفاع بين المد والجزر كافيًا.

الشكل (9)
يستعمل الماء الساخن لتوليد الكهرباء في منشأة طاقة حرارية جوفية.

الشكل (10)
محطة طاقة المد والجزر.

الشكل (11)
محطة توليد الكهرباء من المد والجزر:

• (أ) خلال المد تدير حركة الماء التوربين المرتبط مع المولد الكهربائي، وعند اكتمال المد تغلق البوابة لتحجز الماء خلف السد.
• (ب) خلال الجزر تفتح البوابة ويتدفق الماء من خلف السد عبر التوربين فيدير المولد الكهربائي من جديد.

ص122

الطاقة الشمسية
الشمس أهم مصادر الطاقة التي لا تنضب على الأرض. وتعد الطاقة الشمسية من بدائل الوقود الأحفوري التي تستخدم في مجالات عدة، ومنها تدفئة المنازل خلال فصل الشتاء، كما يمكن أن تستخدم في عمليات البناء مواد قادرة على امتصاص الطاقة الشمسية، فتمتص حرارة الشمس في النهار، وتتحرر هذه الطاقة ليلًا تدريجيًا لتحافظ على المنازل دافئة. والشكل (12) يبين كيف يمكن استخدام الطاقة الشمسية.

الخلايا الشمسية
هل تعرف كيف تعمل الآلة الحاسبة الشمسية؟ وكيف تعمل المركبات الفضائية على توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية؟ تستخدم هذه المعدات خلايا ضوئية (Photovoltaic Cells) (P.V) لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، كما في الشكل (13). تمتاز الخلايا الضوئية بصغرها وسهولة استخدامها، وهي تولد الكهرباء من ضوء الشمس مباشرة؛ لذا فإن البطاريات ضرورية لتخزين الكهرباء لاستخدامها في الليل أو في الأيام الغائمة. وتعد الخلايا الشمسية باهظة الثمن. وقد أنشأت المملكة العربية السعودية ضمن رؤية 2030 خطة الطاقة الشمسية، وتعد الأكبر عالميًا في مجال إنتاج الطاقة الشمسية وبتكلفة أقل لتوفر المواد الأولية في المملكة لتصنيع الخلايا الشمسية. إلا أن العلماء يسعون حاليًا إلى إدخال التعديلات المناسبة لكي يصبح سعر هذه التقنية مناسبًا في السنوات القادمة. وكما هو موضح في الشكل (14) فإن الخلايا الضوئية وتدفئة المنازل هما الطريقتان الوحيدتان المستخدمتان لاستغلال الطاقة الشمسية بدلًا من الوقود الأحفوري.

الشكل (12)
يوضح الشكل أحد المنازل التي تستخدم ألواحًا شمسية لتوليد الكهرباء مثبتة على السطح. (تولد التيار الكهربائي).

الشكل (13)
تنتقل الطاقة الضوئية من الشمس في صورة فوتونات، فتسقط على الخلايا الضوئية فتتحرر إلكترونات حرة، وهذه الإلكترونات هي التي يتدفق بها التيار الكهربائي…

الشكل (14)
آلة حاسبة شمسية.

ص123

الطاقة الشمسية
الشكل (14) الطاقة الشمسية طاقة متجددة، توفر الخيار البديل للوقود الأحفوري. وتستخدم التقنيات الحديثة للطاقة الشمسية، ولذا تم اختيار موقع مدينة المستقبل «نيوم (NEOM)» في منطقة جبلية شمال غرب المملكة غنية بالرياح والطاقة الشمسية، وتشكل بيئة مثالية لتزويد المشروع بالطاقة الشمسية المتجددة وبأقل تكلفة.
المصدر: كتيب نيوم ص: 80.

محطات الطاقة
تم بناء محطات تجريبية لتوليد الطاقة الشمسية باستخدام الخلايا الشمسية، ومنها خطة أبحاث العيينة التابعة لمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.

الكهرباء
تحول الخلايا الضوئية ضوء الشمس إلى كهرباء، وهي تستخدم لتزويد الأدوات الصغيرة – ومنها الحاسبات – بالطاقة اللازمة لتشغيلها. تستطيع الألواح المكونة من مجموعة من الخلايا الضوئية توفير طاقة كافية لمنزل أو لتزويد الأقمار الاصطناعية التي تدور في مداراتها، كما في الصورة أدناه.

تسخين الماء
تتم عملية تسخين الماء في أثناء مروره في أنابيب رفيعة خلال ألواح شمسية على سطح المنزل، ثم ينقل الماء الساخن إلى خزانات خاصة ليتم تخزينه.

الطبخ
يمكن استخدام الفرن الشمسي في الجو المشمس الحار لإعداد الأرز أو تسخين الماء، وقد تصل درجة حرارة الطبخ الشمسي الفعال – كما في الشكل المجاور – إلى مستوى يمكنه من طهي الطعام.

التدفئة الداخلية
الشبابيك المقابلة للشمس ومواد البناء الماصة للحرارة تحول الغرفة إلى بناء مجمّع لحرارة الشمس، وبذلك تساعد على تدفئة المبنى كله.

ص124

مراجعة الدرس 1

اختبر نفسك

• لخص ما الموارد الطبيعية؟
• قارن بين الموارد المتجددة والموارد غير المتجددة، وأعط خمسة أمثلة على كل منها.
• صف مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها.
• صف طريقتين تستخدم فيهما الطاقة الشمسية.
• التفكير الناقد: فسر لماذا يحفظ الماء المستخدم في تبريد أنابيب المفاعلات النووية منفصلًا عن الماء الذي يتم تسخينه لإنتاج البخار الذي يشغل التوربينات لتوليد الكهرباء؟

تطبيق الرياضيات

• حل معادلة خطية: افترض أن سيارة تسير بمعدل 15000 كم كل عام. فإذا كانت السيارة تسير 30 كم بلتر واحد من البنزين، فكم لترًا تحتاج سنويًا؟
• استخدام النسبة: تزداد درجة حرارة الأرض كلما زاد العمق. افترض أن الزيادة في درجة الحرارة على عمق 50 كم تساوي 500 س. فكم يكون مقدار الزيادة في درجة الحرارة على عمق 10 كم؟

الخلاصة

الموارد الطبيعية

• تعتمد جميع المخلوقات الحية في بقائها على الموارد الطبيعية.
• بعض الموارد متجددة ومنها الطاقة الشمسية، وبعضها الآخر غير متجدد ومنها النفط.

الوقود الأحفوري

• معظم الطاقة التي يستخدمها الإنسان تأتي من الوقود الأحفوري.
• يجب أن يحرق الوقود الأحفوري لتحرير الطاقة المخزنة فيه، مما يؤدي إلى تلوث الهواء.

بدائل الوقود الأحفوري

• تشمل بدائل الوقود الأحفوري طاقة الماء، وطاقة الرياح، والطاقة النووية، وطاقة الحرارة الجوفية، والطاقة الشمسية، والطاقة من البحار والمحيطات.
• تزودنا الشمس بمصدر طاقة دائم لا ينضب.