لماذا الطاقة الشمسية الوسيلة الأفضل بيئيا لسد حاجات الإنسان.
على القادة الدوليين في مؤتمر الأمم المتحدة القادم حول الطقس في باريس حل المعضلة التالية: من أين ستحصل البشرية على قدر كاف من الطاقة لسد حاجاتها مع الحفاظ على كوكب الأرض؟
من وجهة النظر العلمية الطاقة الشمسية هي الحل الوحيد. كل تطلعات البشرية مثلا إخراج ملياري شخص من الفقر أو إيقاف الاحتباس الحراري، تتطلب قدرا أكبر من الطاقة المتجددة والنظيقة بيئيا. المشكلة تكمن في الاختيار بين طاقة الشمس والرياح والوقود النظيف بيئيا. لمعرفة أي مصدر قادر على إشباع حاجات البشرية على المدى الطويل قامت مجموعة من العلماء من المركز الألماني للفيزياء الحيوية الكيماوية إجراء عدة اختبارات. كانت النتائج مذهلة:
تستطيع الشمس أن تولد طاقة نظيفة بيئيا بمئة مرة أكثر من أي مصدر آخر.
الحجم الكلي للطاقة الشمسية الذي يبلغ الأرض يساوي في الطبقات العليا من 175 ألف تيراواط ما يزيد عن استهلاك البشرية الآن بـ10 آلاف مرة. القسم الأكبر يُمتص من قبل الغلاف الجوي ما يثير الرياح والرعد ويحرك مياه المحيطات العالمية. أقل من نصف الحجم الكلي يصل إلى سطح الأرض على شكل طاقة حرارية.
تُستخدم الطاقة الشمسية على النحوين التاليين:
- تطوير تقنيات الجل لجمع الطاقة مباشرة من الإشعاع الشمسي.
- نستخدمها بطريقة غير مباشرة عندما نحرق وقودا حيويا (النفط أو الفحم) الذي شُكل بفضل الشمس أو نستغل طاقة الرياح والمد والجزر البحري الذين تولدهم الشمس أيضا.
كل وسيلة من الوسلتين المذكورتين تخضع لمسائل فيزيائية تتلخص في كمية ضوء الشمس التي حسب قوانين التحريك الحراري يمكن أن تحول إلى طاقة مفيدة.
علماء من جامعة ماكس بلاك توصلوا إلى نتيجة مفادها أن الطريقة الغير مباشرة هي الأكثر تبذيرا. الحد الأقصى لكفاءة تحويل الطاقة، التي تقاس من حجم الطاقة المبدئي،التي يمكن للإنسان استخدامها لأغراضه فقط حوالي 0.5%. إنتاج الوقود من النباتات من خلال عملية التركيب الضوئي ليس جيدا أيضا، في هذه الحالة كفاءة تحويل الطاقة تبلغ 1.5% في الأغلب لأن النباتات تستطيع امتصاص الطاقة من خلال جزء صغير من طيف الألوان فقط.
الطريقة المباشرة أفضل بكثير. حسب تقديرات العلماء كفاءة تحويل الطاقة من الضوء الشمسي المباشر تبلغ 93% أما من الضوء المبعثر والمنعكس حتى 73%.
القدر الكبير من ضوء الشمس مع الكفاءة العالية لاستخدامه يجعلان استخدام الطاقة الشمسية أفضل مستقبلا من أنواع الطاقة الأخرى. من خلال استخدام معطيات القمر الصناعي لتوزع إشعاع الشمس على الأرض، قدر العلماء أن الحد الأقصى من الطاقة الشمسية التي يمكن توليدها على الأرض يبلغ 16.3 تيراواط ما أكثر تقريبا بألف مرة من الحجم الحالي. وهذا أيضا أكثر بمئة مرة من حجم الطاقة التي يمكن استخراجها من الرياح أو المواد العضوية. حتى عند إضافة طاقة المد والجزر الوضع لن يختلف.
طبعا تكنولوجيا تصنيع الخلية الشمسية ليست جيدة. في الوقت الحالي متوسط كفاءة تحويل الطاقة يبلغ 20% فقط ما يقل كثيرا عن الحد الأقصى الممكن. لكن حتى باستخدام التكنولوجيا البعيدة عن الكمال الطاقة الشمسية تضاهي مستوى الاستهلاك الحالي لأكثر من 250 مرة.
من المنطقي زيادة استخدام تكنولوجيا الجيل في المستقبل، التي نمت خلال عشرين سنة أخيرة بـ5% في السنة. يمكننا إشباع حاجاتنا للطاقة حتى بعدد قليل من محطات توليد الكهرباء الشمسية المنتشرة في مناطق معينة من الكرة الأرضية خاصة إذا انطلقنا من مبدأ أن كفاءة تحويل الطاقة سترتفع.
الناحية الاقتصادية للمصادر البديلة للطاقة هذه مسألة مختلفة تماما. في المناطق التي تفتقر لضوء الشمس أو برياح قوية من الأفضل استخدام طاقة الرياح. في مناطق أخرى وانطلاقا من خصائص المنطقة سيكون من الأفضل تصنيع وقود من المواد العضوية. بشكل عام هناك ما يكفي من الطاقة حولنا لكن حتى الآن الوسيلة الأفضل للحصول عليها هي استخدام طاقة الشمس.