الطاقة غير المتجددة: ما هي مصادر الطاقة المتجددة

تأتي الطاقة غير المتجددة من مصادر نفدت أو لن يتم تجديدها في حياتنا - أو حتى في العديد من العمر. معظم مصادر الطاقة غير المتجددة هي الوقود الأحفوري: الفحم والنفط والغاز الطبيعي. الكربون هو العنصر الرئيسي في الوقود الأحفوري. ولهذا السبب، فإن الفترة الزمنية التي تشكل فيها الوقود الأحفوري (قبل حوالي 360-300 مليون سنة) تسمى الفترة الكربونية.

الطاقة غير المتجددة

تشكلت جميع أنواع الوقود الأحفوري بطريقة مماثلة. منذ مئات الملايين من السنين، حتى قبل الديناصورات، كان للأرض مناظر طبيعية مختلفة. كانت مغطاة ببحار واسعة ضحلة وغابات مستنقعات.

نمت النباتات والطحالب والعوالق في هذه الأراضي الرطبة القديمة. استوعبوا أشعة الشمس وخلقوا الطاقة من خلال التمثيل الضوئي. عندما ماتوا، انجرفت الكائنات الحية إلى قاع البحر أو البحيرة. كانت هناك طاقة مخزنة في النباتات والحيوانات عندما ماتت.

مع مرور الوقت، سحقت النباتات الميتة تحت قاع البحر. الصخور وغيرها من الرواسب مكدسة فوقها، وخلق الحرارة العالية والضغط تحت الأرض. وفي هذه البيئة، تحولت بقايا النباتات والحيوانات في نهاية المطاف إلى وقود أحفوري (الفحم والغاز الطبيعي والنفط). واليوم، هناك جيوب ضخمة تحت الأرض (تسمى الخزانات) من مصادر الطاقة غير المتجددة هذه في جميع أنحاء العالم.

مزايا وعيوب

الوقود الأحفوري مصدر قيم للطاقة. فهي غير مكلفة نسبيا لاستخراج. كما يمكن تخزينها أو توصيلها بالأنابيب أو شحنها إلى أي مكان في العالم.

غير أن حرق الوقود الأحفوري يضر بالبيئة. عندما يتم حرق الفحم والنفط، فإنها تطلق الجسيمات التي يمكن أن تلوث الهواء والماء والأرض. يتم صيد بعض هذه الجسيمات ووضعها جانبا، ولكن يتم إطلاق العديد منها في الهواء.

كما أن حرق الوقود الأحفوري يخل ب "ميزانية الكربون" للأرض، التي توازن بين الكربون في المحيطات والأرض والهواء. عندما يتم حرق الوقود الأحفوري (تسخينه)، فإنها تطلق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ثاني أكسيد الكربون هو غاز يحافظ على الحرارة في الغلاف الجوي للأرض، وهي عملية تسمى "تأثير الاحتباس الحراري". إن تأثير الاحتباس الحراري ضروري للحياة على الأرض، ولكنه يعتمد على ميزانية متوازنة للكربون.

الكربون في الوقود الأحفوري قد تم عزله، أو تخزينه، تحت الأرض لملايين السنين. ومن خلال إزالة هذا الكربون المعزول من الأرض وإطلاقه في الغلاف الجوي، فإن ميزانية الكربون في الأرض غير متوازنة. وهذا يساهم في ارتفاع درجات الحرارة بشكل أسرع من الكائنات الحية يمكن أن تتكيف.

فحم

الفحم هو صخرة سوداء أو بنية اللون. نحن نحرق الفحم لخلق الطاقة. يتم تصنيف الفحم اعتمادا على مقدار "الكربنة" التي مر بها. الكربنة هي العملية التي تخضع لها الكائنات القديمة لتصبح الفحم. حوالي 3 أمتار (10 أقدام) من النباتات الصلبة سحقت معا في 0.3 متر (1 قدم) من الفحم!

الخث هو أدنى رتبة من الفحم. وقد مرت بأقل قدر من الكربنة. وهو وقود مهم في مناطق من العالم بما في ذلك اسكتلندا وأيرلندا وفنلندا.

الأنثراسيت هو أعلى رتبة من الفحم. أشكال الانثراسيت في مناطق من العالم حيث كانت هناك حركات عملاقة من الأرض، مثل تشكيل سلاسل الجبال. جبال الأبلاش، في الجزء الشرقي من الولايات المتحدة، غنية بالجمرة الخبيثة.

نحن ننقب الفحم من الأرض حتى نتمكن من حرقه من أجل الطاقة. هناك طريقتان يمكننا استخراج الفحم: التعدين تحت الأرض والتعدين السطحي.

يستخدم التعدين تحت الأرض عندما يقع الفحم تحت سطح الأرض، وأحيانا عمق 300 متر (1000 قدم) – وهذا أعمق من معظم البحيرات الكبرى! عمال المناجم يأخذون مصعد أسفل عمود المنجم. أنها تعمل الآلات الثقيلة التي تقطع الفحم من الأرض ويجلب فوق سطح الأرض. هذا يمكن أن يكون عملا خطيرا لأن قطع الفحم يمكن أن تطلق غازات خطيرة. يمكن أن تسبب الغازات انفجارات أو تجعل من الصعب على عمال المناجم التنفس.

يستخدم التعدين السطحي عندما يقع الفحم بالقرب من سطح الأرض. للوصول إلى الفحم، يجب على الشركات أولا إخلاء المنطقة. إنهم يسلبون الأشجار والتربة. ويمكن بعد ذلك قطع الفحم من الأرض بسهولة أكبر. يتم تدمير موائل بأكملها خلال هذه العملية.

حوالي نصف الكهرباء في الولايات المتحدة تأتي من الفحم. فهو يعطي الطاقة لأضواءنا وثلاجاتنا وغسالات الصحون ومعظم الأشياء الأخرى التي نقوم بتوصيلها. وعندما يحرق الفحم، فإنه يترك "منتجات ثانوية" ذات قيمة أيضا. نحن نستخدم المنتجات الثانوية لصنع الاسمنت والبلاستيك والطرق، وأشياء أخرى كثيرة.

مزايا وعيوب

الفحم هو مصدر موثوق للطاقة. يمكننا الاعتماد عليه ليلا ونهارا، الصيف والشتاء، أشعة الشمس أو المطر، لتوفير الوقود والكهرباء.

استخدام الفحم ضار أيضا. التعدين هو واحد من أخطر الوظائف في العالم. ويتعرض عمال مناجم الفحم للغبار السام ويواجهون مخاطر الكهوف والانفجارات في العمل.

عندما يتم حرق الفحم، فإنه يطلق العديد من الغازات السامة والملوثات في الغلاف الجوي. كما يمكن أن يتسبب التعدين في الفحم في انهيار الأرض وخلق حرائق تحت الأرض تحترق لعقود في كل مرة.

نفط

البترول هو الوقود الأحفوري السائل. ويسمى أيضا النفط أو النفط الخام.

النفط محاصر من قبل التكوينات الصخرية تحت الأرض. في بعض الأماكن، فقاعات النفط الحق في الخروج من الأرض. في حفر القطران لابريا، في لوس انجليس، كاليفورنيا، برك كبيرة من فقاعة النفط سميكة حتى من خلال الأرض. بقايا الحيوانات التي حوصرت هناك منذ آلاف السنين لا تزال محفوظة في القطران!

معظم النفط في العالم لا يزال عميقا تحت الأرض. نحن نحفر عبر الأرض للوصول إلى النفط. بعض الرواسب على اليابسة، والبعض الآخر تحت قاع المحيط.

وبمجرد أن تبدأ شركات النفط الحفر باستخدام "منصة حفر"، فإنها تستطيع استخراج النفط على مدار 24 ساعة في اليوم، سبعة أيام في الأسبوع، 365 يوما في السنة. تنتج العديد من المواقع النفطية الناجحة النفط لمدة 30 عاما تقريبا. في بعض الأحيان أنها يمكن أن تنتج النفط لفترة أطول من ذلك بكثير.

عندما يكون النفط تحت قاع المحيط، تقوم الشركات بالحفر في عرض البحر. يجب أن يبنوا منصة نفطية. منصات النفط هي بعض من أكبر الهياكل من صنع الإنسان في العالم!

بمجرد أن يتم حفر النفط، يجب أن يتم صقله. يحتوي النفط على العديد من المواد الكيميائية إلى جانب الكربون، وتكرير النفط يأخذ بعض هذه المواد الكيميائية.

نحن نستخدم النفط لأشياء كثيرة. يتم تحويل حوالي نصف النفط في العالم إلى بنزين. ويمكن معالجة بقية واستخدامها في المنتجات السائلة مثل طلاء الأظافر وفرك الكحول، أو المنتجات الصلبة مثل أنابيب المياه والأحذية والطباشير الملون، والتسقيف، وكبسولات فيتامين، والآلاف من البنود الأخرى.

مزايا وعيوب

هناك مزايا للحفر للنفط. ومن غير مكلفة نسبيا لاستخراج. كما أنه مصدر موثوق وموثوق للطاقة والمال للمجتمع المحلي.

النفط يوفر لنا الآلاف من وسائل الراحة. في شكل بنزين، بل هو مصدر محمول للطاقة التي تعطينا القدرة على قيادة الأماكن. النفط هو أيضا عنصر في العديد من البنود التي نعتمد عليها.

ومع ذلك، حرق البنزين يضر بالبيئة. يطلق الغازات الخطرة والأبخرة في الهواء الذي نتنفسه. وهناك أيضا احتمال حدوث تسرب نفطي. إذا كانت هناك مشكلة في آلات الحفر، يمكن أن ينفجر النفط من البئر وينسكب في المحيط أو الأراضي المحيطة به. الانسكابات النفطية هي كوارث بيئية، وخاصة الانسكابات البحرية. النفط يطفو على الماء، لذلك يمكن أن تبدو وكأنها الغذاء لصيد الأسماك والخراب ريش الطيور.

الغاز الطبيعي

الغاز الطبيعي هو وقود أحفوري آخر عالق تحت الأرض في الخزانات. وهي تتكون في معظمها من الميثان. ربما شممت رائحة الميثان من قبل كما تطلق المواد المتحللة في مدافن القمامة الميثان، الذي تفوح منه رائحة البيض الفاسد.

هناك الكثير من الغاز الطبيعي تحت الأرض بحيث يقاس بمليون أو مليار أو تريليون متر مكعب.

تم العثور على الغاز الطبيعي في رواسب بضع مئات من الأمتار تحت الأرض. من أجل الحصول على الغاز الطبيعي من الأرض، والشركات حفر مباشرة إلى أسفل. ومع ذلك، لا يتشكل الغاز الطبيعي في جيوب مفتوحة كبيرة. الغاز الطبيعي محاصر في التكوينات الصخرية التي يمكن أن تمتد لمسافة كيلومترات.

للوصول إلى الغاز الطبيعي، تستخدم بعض الشركات عملية تسمى "التكسير الهيدروليكي"، أو التكسير. الهيدروليكية تعني أنها تستخدم الماء، والتكسير يعني "تقسيم بعيدا". تستخدم العملية مياه الضغط العالي لتقسيم الصخور تحت الأرض. هذا يطلق الغاز الطبيعي المحاصرين في التكوينات الصخرية. إذا كانت الصخرة صعبة للغاية، فإنها يمكن أن ترسل حمض أسفل البئر لإذابة الصخرة. كما يمكنهم استخدام حبيبات صغيرة من الزجاج أو الرمل لدعم فتح الصخرة والسماح للغاز بالهروب.

نحن نستخدم الغاز الطبيعي للتدفئة والطبخ. كما يمكن حرق الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء. نحن نعتمد على الغاز الطبيعي لتوفير الطاقة للأضواء وأجهزة التلفزيون ومكيفات الهواء وأدوات المطبخ في منازلنا.

كما يمكن تحويل الغاز الطبيعي إلى شكل سائل، يسمى الغاز الطبيعي السائل. الغاز الطبيعي المسال أنظف بكثير من أي وقود أحفوري آخر.

الغاز الطبيعي السائل يأخذ مساحة أقل بكثير من الشكل الغازي. كمية الغاز الطبيعي التي من شأنها أن تندرج في كرة الشاطئ الكبيرة تناسب كرة بينغ بونغ كسائل! يمكن تخزين الغاز الطبيعي المسال واستخدامه بسهولة لأغراض مختلفة. بل إن الغاز الطبيعي المسال يمكن أن يكون بديلا للبنزين.

مزايا وعيوب

الغاز الطبيعي غير مكلف نسبيا لاستخراجه، وهو وقود أحفوري "أنظف" من النفط أو الفحم. عندما يتم حرق الغاز الطبيعي، فإنه يطلق فقط ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء (والتي هي بالضبط نفس الغازات التي نتنفسها عندما نزفر!) هذا هو أكثر صحة من حرق الفحم.

ومع ذلك، يمكن أن يسبب استخراج الغاز الطبيعي مشاكل بيئية. تكسير الصخور يمكن أن يسبب الزلازل الصغيرة. كما يمكن أن تتسرب المياه والمواد الكيميائية ذات الضغط العالي التي تجبر تحت الأرض إلى مصادر أخرى للمياه. ويمكن أن تصبح مصادر المياه، المستخدمة للشرب أو الاستحمام، ملوثة وغير آمنة.

مصادر أخرى للطاقة غير المتجددة

الوقود الأحفوري هي مصادر الطاقة غير المتجددة الرائدة في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، هناك آخرون.

طاقة نووية

وعادة ما تعتبر الطاقة النووية مصدرا آخر للطاقة غير المتجددة. وعلى الرغم من أن الطاقة النووية نفسها مصدر للطاقة المتجددة، فإن المواد المستخدمة في محطات الطاقة النووية ليست كذلك.

الطاقة النووية تحصد الطاقة القوية في النواة، أو النواة، للذرة. يتم إطلاق الطاقة النووية من خلال الانشطار النووي، وهي العملية التي تنقسم فيها نواة الذرة. محطات الطاقة النووية هي آلات معقدة يمكنها التحكم في الانشطار النووي لإنتاج الكهرباء.

والمواد المستخدمة في معظم الأحيان في محطات الطاقة النووية هي عنصر اليورانيوم. وعلى الرغم من وجود اليورانيوم في الصخور في جميع أنحاء العالم، فإن محطات الطاقة النووية تستخدم عادة نوعا نادرا جدا من اليورانيوم، وهو اليورانيوم - 235. اليورانيوم مورد غير متجدد.

الطاقة النووية هي وسيلة شعبية لتوليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم. محطات الطاقة النووية لا تلوث الهواء أو تنبعث منها غازات الاحتباس الحراري. ويمكن بناؤها في المناطق الريفية أو الحضرية، ولا تدمر البيئة المحيطة بها.

ومع ذلك، من الصعب حصاد الطاقة النووية. محطات الطاقة النووية معقدة للغاية لبناء وتشغيل. ولا تملك العديد من المجتمعات المحلية العلماء والمهندسين لتطوير برنامج آمن وموثوق للطاقة النووية.

وتنتج الطاقة النووية أيضا مواد مشعة. يمكن أن تكون النفايات المشعة سامة للغاية، مما يسبب حروقا ويزيد من خطر الإصابة بالسرطانات وأمراض الدم وتسوس العظام بين الأشخاص المعرضين لها.

طاقة الكتلة الحيوية

كما يمكن أن تكون طاقة الكتلة الحيوية، وهي مصدر للطاقة المتجددة، مصدرا غير متجدد للطاقة. تستخدم طاقة الكتلة الحيوية الطاقة الموجودة في النباتات.

تعتمد طاقة الكتلة الحيوية على المواد الخام للكتلة الحيوية - وهي محطات تتم معالجتها وحرقها لتوليد الكهرباء. يمكن أن تشمل المواد الخام الكتلة الحيوية المحاصيل مثل الذرة أو الصويا، فضلا عن الخشب. إذا كان الناس لا إعادة زراعة المواد الخام الكتلة الحيوية بالسرعة التي يستخدمونها، تصبح طاقة الكتلة الحيوية مصدرا للطاقة غير المتجددة.