البترول, نهاية حزينة و تدابير مرتبكة- الجزء الثانى( البدائل المتوقعة):

[فادى]

رابط الجزء الأول :
http://www.masrmotors.com/vb/showthread.php?t=3329


قمنا فى الجزء الأول بعرض ملخص سريع لتاريخ البترول, نشأته, بداية استخراجه, تأثيره على السياسة الدولية, لماذا ينفذ و كيف, و متى تأتى اللحظة التى سوف نستخرج فيها أخر قطرة منه.
فى هذا الجزء سوف نتحدث عن البدائل, هل هناك بدائل فعلية للبترول, أم نفاذه سوف يضع كلمة النهاية للثورة الصناعية؟


بعد الأزمة النفطية الأولى, قامت الدول المنضوية تحت منظمة التنمية و التعاون الدولى بانشاء مؤسسة اسمها "وكالة الطاقة الدولية", و كان الهدف منها هو التنسيق بين السياسات المتبعة للطاقة فى مختلف الدول الصناعية, باعتبارهم الطرف الثانى المتأثر من الأزمة, فى مواجهة الطرف الأول (دول الأوبك).
و بدأت السياسة تتجه الى التركيز على الطاقة المكتسبة من الفحم و الطاقة الذرية.


الطاقة النووية :


ينطوى استخدام الطاقة النووية على مخاطر عدة, ليس هذا فقط, بل على تكاليف مرتفعة للغاية, و بفعل العجز عن تطوير مفاعل قادر على تحقيق الانشطار السريع, لم نستطع حتى الأن الحصول على طاقة نووية زهيدة الثمن.
لنأخذ ألمانيا كمثال, لقد تم بناء أول مفاعل هناك عام 1957 فى مدينة جارشن, و كانت الأمال وقتها كبيرة, فانخرط الطلاب المتفوقون فى دراسة الفيزياء النووية, و قامت الدولة بدعم الطاقة النووية بشكل كبير, باعتبارها طاقة المستقبل, و التى سوف تحرر ألمانيا جزئيا من التبعية للدول النفطية, و أنفقت الحكومة الألمانية 15 مليار يورو تقريبا, و قامت بتأمين مصانع الكهرباء النووية فى حالة حدوث أضرار جسيمة, نظرا لعجز هذه الشركات عن دفع التأمين الكبير الذى يتطلبه هذا الأمر, و تحملت الدولة مسئولية النفايات النووية, و التى لا تزال تشكل العائق الأكبر فى طريق تطوير الطاقة النووية, و لا يزال العثور على أماكن أمنة لنقل و تخزين هذه النفايات حائلا دون التوسع فى هذه الصناعة, بالاضافة الى الضغط الجماهيرى, و الذى تمخض عن تأسيس حزب الخضر, كحركة مناهضة فى الأساس للمصانع الكهرباء العاملة بالطاقة النووية.


الفحم الحجرى :


ازدهر استخدام الفحم فى الثمانينات على وجه الخصوص, كرد فعل على ارتفاع أسعار الوقود, و قامت الدول الأوروبية بتشجيع هذا الاتجاه, و قامت بتدعيمه فيما عرف وقتها ب"قرش الفحم", و بهذا كانت الدول تدعم انتاج الفحم الوطنى الباهظ التكلفة, و لكنها لم تخسر فقد كانت تحتسب الدعم على أساس الفارق بين سعر النفط و سعر الفحم, الا أن سعر النفط انخفض ثانية, و أصبح الدعم عبئا على الدول المعنية, فتخلت العديد منها عن سياسة دعم الفحم, بينما أبقت ألمانيا عليها.


الغاز الطبيعى :


أغلب الظن أن الغاز الطبيعى قد نشأ فى الفترة نفسها التى نشأ فيها البترول, و لكن التحليلات الجيوكيمائية أثبتت أن الغاز الطبيعى قد تكون من النباتات و الدبال, بينما نشأ البترول أساسا من الطحالب.
و لكن فى النهاية ينتمى الغاز الطبيعى الى العائلة الهيدروكاربونية, ليس هذا فقط, بل اذا هبطت الرواسب البترولية الى عمق أكبر يتعدى عمق الشباك البترولى فانها تتحول الى غاز.
يستخرج الغاز الطبيعى بسهولة مقارنة بالبترول, نظرا لخفته و حجم جزئياته الصغيرة, مما يعنى القدرة على استخراج نسبة كبيرة من الحقل بسهولة بالغة.
الا أن سهولة استخراج الغاز تنقلب مرة أخرى الى صعوبة, فهو خفيف و قادر على الانطلاق فى الجو بدون قيود, لذا يصعب علينا اصطياده, و تتكلف عمليات نقله الكثير, و تحتاج الى تكنولوجيا معقدة و يتطلب الأمر ربط حقول الانتاج بمناطق التوزيع بواسطة شبكة أنابيب مكلفة للغاية, و نشأت عن هذا مشاكل عديدة, منها ثبات العلاقة بين المنتج و المستهلك, بالاضافة الى صعوبة تحديد أسعار عالمية للغاز الطبيعى, و هى المشكلة التى تواجهنا فى مصر عندما قمنا بتصدير الغاز الى دول مجاورة بسعر زهيد نظرا لعدم امكانية احتساب سعر موحد, و اختلاف تسعيرة الغاز من مكان الى أخر و الضغط الناشىء عن ثبات العلاقة مما يضطر الدول المنتجة الى تقديم بعض التنازلات.
و هناك طريقة اخرى تستخدم للحقول البعيدة, و لكنها مكلفة جدا, و تحتم استهلاك 20% من الطاقة المكتسبة من الغاز لتحويل البقية الى سائل, ثم نقل الغاز السائل عن طريق صهاريج عملاقة مغلفة بمواد عازلة و تحت درجة حرارة منخفضة (165 درجة تحت الصفر).
الا أن الغاز يتشابه مع البترول أيضا, من ناحية كونه مورد ناضب, و مثل الحقل البترولى تماما, يتخذ الانتاج فى حقل الغاز شكل الناقوس, فيرتفع فى البداية, و يصل الى الذروة, و يبدأ بعدها فى الانخفاض.


نضوب الغاز الطبيعى :


الغاز الطبيعى مثله مثل البترول, مورد ناضب, اننا لا نشعر بهذا الخطر نتيجة لعدم اعتمادنا عليه بشكل كبير, و لكن اذا عرفنا أن الولايات المتحدة قد بلغت الذروة فى انتاج الغاز الطبيعى حاليا, و انخفض الانتاج فى أكبر حقول الغاز الطبيعى لديها (حقل اورنجوى), و الذى بلغ ذروته فى عام 1989, أى بعد 10 سنوات فقط من بداية استخراج الغاز منه.
و نفس الوضع سوف تواجهه أوروبا بعد بضع سنوات على الأغلب, و مع التوقعات التى تقول بارتفاع الطلب على الغاز فى العقود القادمة, فاننا سوف نبلغ ذروة انتاج الغاز الطبيعى عام 2020(أى بعد بلوغ ذروة انتاج البترول بسنوات قليلة) على الاكثر, و سوف يبدأ بعدها انتاج الغاز الطبيعى بالانخفاض فى العالم كله.
و من هنا خابت أمالنا فى الاعتماد على الغاز الطبيعى كطاقة بديلة للبترول.


الطاقة القابلة للتجديد :


استغلال الطاقة القابلة للتجدد بشكل كبير حلما مازال بعيدا, و لو انه مغرى للغاية, ان قدرتنا على استخدام هذه الطاقة بشكل موسع يعنى أن الانسان قد تحرر من مصادر الطاقة القابلة للنفاذ, مثل المواد الأحفورية و الطاقة النووية.
نوضح أن الطاقة لا تتجدد, الا ان مصادر الطاقة التى نطلق عليها متجددة, مثل الطاقة الشمسية مثلا, هى طاقة موجودة بكميات ضخمة, بحيث تعتبر عمليا متجددة.
تواجه الطاقة المتجددة عادة انتقادات عدة, فمعظم الأراء تتفق على عدم قدرتها على تلبية حاجات الانسان, و رغم أن بعض هذه الأراء مغرضة كونها جاءت من أصحاب المصالح من منتجى الطاقة الأحفورية, الا ان جزء كبير من هذا الكلام صحيح.
ان الطاقة المتجددة لا يمكنها فى أحسن الأحوال الا أن تكون عاملا اضافيا.
رغم ذلك, رأينا شركات النفط العملاقة تحاول توسيع مجالات عملها, فأصبحت شركة بريتيش بتروليم من أكبر منتجى معدات استخدام الطاقة الكهروبيضوئية.
ينبغى أن نعرف أن ما نسبته 6% من استهلاك الطاقة العالمى يتولد من الرياح, و 12% يتولد من الطاقة البيولوجية, بينما تكتسب 88% من الطاقة من مصادر غير متجددة.


الطاقة الشمسية :
الشمس تزود الأرض بطاقة نافعة تبلغ 178 الف مليار واط يوميا, و من هنا يمكن استخدام هذه الطاقة بشكل مباشر, أو بشكل غير مباشر, مثل طاقة الرياح أو المواد البيولوجية.
اذن الشمس هى أم الطاقة المتجددة.
انتشعت أسواق معدات تخزين الطاقة الشمسية عقب الأزمة النفطية, و خاصة فى المانيا و النمسا و اليونان, و لكن الثورة سرعان ما تراجعت بعد هبوط أسعار النفط مرة أخرى.
و قامت الحكومة الألمانية بجهد كبير لدعم هذا النوع من الطاقة, مما ادى الى تحسن جودة المعدات المحولة للطاقة الشمسية, و فى السنوات العشر الأخيرة, ارتفع تشييد الخلايا الشمسية بنسبة 25%.
و فى شمال أوروبا, خاصة السويد و الدنمارك, تم تشييد شبكات تبلغ مساحتها ألاف الكيلومترات المربعة لحفظ الطاقة الشمسية التى تأتى فى الصيف, و الاستفادة منها فى الشتاء.
لكن لا تزال محدودية المعدات و ارتفاع سعرها و صعوبة تشييدها مشكلة تواجه الاستفادة المباشرة من الطاقة الشمسية.


الطاقة الكهربيضوئية:


الفكرة هنا, أن المصدر الكهربيضوئى, يستخدم كوسيط لتحويل الطاقة الشمسية الضوئية الى كهرباء, فحينما تسقط أشعة الشمس على المصدر, يولد تيارا كهربائيا يمكن الاستفادة منه, و تستخدم هذه التكنولوجيا فى الأجهزة الكهربائية الصغيرة عادة.
لكن هذه التكنولوجيا مكلفة للغاية, و هى الأكثر كلفة بين طرق الحصول على الطاقة المتجددة, كما أنها قد تصلح لشحن بطارية أله حاسبة بسيطة مثلا, و لكنها لا تصلح أبدا لشحن بطارية سيارة!
و رغم ذلك, فقد انخرطت كلا من شل و بريتيش بتروليم فى هذا النوع من الطاقة, فقامت شل ببناء مصنعا خاص بها فى المانيا للطاقة الكهربيضوئية.
و قد استطاعت الطاقة الكهربيضوئية الوصول الى حدود ال2 مليار واط فى عام 2001, و هو نفس التيار الذى يمكن أن ينشىء عن مصنعين عاملين بالطاقة النووية.


طاقة الرياح:


ان تكنولوجيا استخدام طاقة الرياح قديمة جدا, و استغلالها أمر بسيط للغاية, فهو ينحصر فى تحريك شىء ما (عجلة دوارة مثلا) عن طريق تعريضها للرياح, و يمكن استخدام العجلة فى ادارة محرك ما قد يقوم بضخ المياه مثلا, أو توليد الكهرباء.
و للوصول الى الكفاءة المثالية, ينبغى وضع العجلة فى موقع مرتفع قدر الامكان, حيث تزيد قوة الرياح, كما يجب وضعها فى مكان قريب من البحر حيث تزيد قوة الرياح عادة, او حتى بناء المولد داخل البحر نفسه, كما رأينا مؤخرا.
فمثلا اذا قمنا بتشييد مجمع يتكون من 100 عجلة فى موقع مناسب, بامكان هذا المجمع أن يسد حاجة مدينة يسكنها 1.5 مليون مواطن!
و كانت كاليفورنيا و الدنمارك هم أول من استخدم هذه الطاقة بشكل موسع, بعد الأزمة النفطية الأولى, فقامت كاليفورنيا ببناء مجمعين كبيرين لتوليد الكهرباء من طاقة الرياح.
أما فى الدنمارك, فقد قامت الحكومة بفرض ضرائب على استهلاك النفط لغرض التدفئة, و وجهت هذه الضرائب لدعم الطاقة المتجددة و خاصة الرياح.
و فى المانيا كذلك قامت الحكومة بدعم هذا النوع من الطاقة, حتى بلغت حصتها حوالى 2.5% من مجمل التيار الكهربائى المنتج فى المانيا.


الطاقة البيولوجية :


تشمل الطاقة البيولوجية استخدام الزيوت النباتية و الأخشاب و الغاز المكتسب من المصادر الحيوية, و تعتبر تلك الطاقات شكلا من استخدام الطاقة الشمسية أيضا بشكل غير مباشر, حيث تختزن النباتات طاقة الشمس بواسطة عملية التمثيل الغذائى.
لذا فانه و بشكل ما, نستطيع أن نستخدم هذه الطاقة و نستفيد منها, بعد تحويلها الى صورة صالحة للاستخدام بشكل عملى.
فمثلا نستطيع استخراج الغاز من الفضائل الحيوية السائلة بعد تخميرها, و يشبه هذا الغاز الغاز الطبيعى الذى نستخرجه من أعماق الأرض, و قد قامت المانيا بدعم هذا التوجه, و استغلال الغاز المستخرج من الفضلات الحيوية.
هناك ايضا الزيوت النباتية, التى تستخرج من عدة نباتات مثل بزر اللفت, و بذرة الكتان, و فول الصويا, و يمكن تحويل هذه الزيوت الى سائل شبيه بالديزل, و قد بدأ فعلا استخدام هذه الزيوت بعد خلطها بالديزل, لتوفير الاستهلاك.
على الجانب الأخر, يمثل الكحول العادى بديلا للبنزين, و هو يستخرج من قصب السكر, أو من بنجر السكر, و يمكن أيضا خلطه بالبنزين, و أصبحت البرازيل تعتمد عليه بشكل كبير بعد ارتفاع اسعار الوقود.
و رغم أن النتائج مشجعة للغاية بالنسبة للزيوت النباتية, فهى عملية فى المقام الأول, و يمكن تخزينها بسهولة, كما أن استخراجها ليس معقدا, و الأهم من هذا كله, أنها تعمل على السيارات الموجودة لدينا, لكن بعد اجراء تعديلات طفيفة على نظام الحقن, كما انها لا تثير غضب محبى البيئة الحانقون دوما, فهى لا تلوث البيئة!
و لكن.. هناك مشاكل كبيرة تواجه هذه الزيوت, ان استخراج الزيوت النباتية من المواد الغذائية يحتاج الى كمية كبيرة من النباتات, مما يقودنا الى مشكلة اخرى, فلا يمكن زيادة النباتات بشكل يوازى المطلوب, كما تعانى الزراعة من تعقيدات متعددة فى الكثير من البلدان, لاسيما المتعلقة بالسماد, و المناخ, و خصوبة الأرض.
معنى ذلك أن استخدام النباتات كوقود, سوف يرفع حتما أسعار الغذاء عالميا لأن النباتات محدودة, نعم هى تتكاثر, و لكن بأعداد معينة, و فى ظروف شديدة الخصوصية, و نذكر فى هذا السياق ازمة ارتفاع أسعار الغذاء الأخيرة, و التى كان استخدام الزيوت النباتية احدى اهم اسبابها, و هى التى دفعت بالرئيس مبارك الى التخلى عن وقاره المعتاد و تصريحه بما يشبه الصراخ : “اوقفوا استخدام المواد الغذائية كوقود!”.
و كان الرئيس محقا, فلو افترضنا أننا سوف نستخدم الوقود الحيوى فى مصر مثلا, سنضطر الى زراعة أرض مصر كلها بالاضافة الى الأراضى المستصلحة لانتاج الحد الأدنى الذى يكفى استخداماتنا, و ربما لا يكفى, و لكننا سوف نضطر الى استيراد جميع المواد الغذائية الأخرى بأسعار فلكية.


الطاقة الهيدروجينية :


تمثل الطاقة الهيدروجينية البديل الأبرز حاليا لاستبدال النفط فى تحريك السيارات, فبعد أن سارت الأبحاث طويلا فى طريق السيارة الكهربائية, كانت النتائج مخيبة للأمال, فلم يستطع العلم تقديم حلا عمليا لتخزين الكهرباء, فالبطاريات ثقيلة الوزن, و قدراتها التخزينية محدودة, كما و انها تحتاج الى وقت كبير لاعادة الشحن, مما يعنى أن السيارة الكهربائية سوف تكون بطيئة, و سوف تسير لمسافة قصيرة جدا, قبل أن تحتاج الى اعادة الشحن لساعات, لذا فقد وصلنا الى شبه قناعة باستبعاد الطاقة الكهربائية كبديل للنفط فى تحريك السيارات, و بدأ الاتجاه يميل أكثر الى الطاقة الهيدروجينية.
و تسير ابحاث الطاقة الهيدروجينية فى اتجاهين,
الاتجاه الأول هو خلايا الوقود, فهى عبارة عن محول كهربائى-كيميائى, يولد التيار الكهربائى من الهيدروجين و الأوكسوجين, و هى عملية عكس التحليل بالكهرباء للماء.
الاتجاه الثانى هو استخدام الهيدروجين مباشرة فى محرك احتراق داخلى تقليدى, و ميزة هذه التقنية هى أن صناعة السيارات سوف تبقى على حالها, اذ اننا سوف نحتاج فقط الى تعديلات بسيطة على المحرك العادى, لجعله قادر على العمل بالهيدروجين. و كلا الاتجاهين لا يلوث البيئة, مما سوف يدخل الفرحة الى قلوب محبى البيئة!
لكن تظل هناك مشكلتين رئيستين,
أولا الهيدروجين لا يتواجد بشكل منفرد فى الطبيعة, بل ممتزجا بالأوكسوجين, لذا فاننا سوف نحتاج الى طاقة أخرى لفصله, و عند استخدامه فى المحرك, سوف نستخدم هذه الطاقة بشكل عكسى, طبعا مع اضافة فواقد العملية.
هذه المشكلة يمكن حلها بسهولة, فيمكننا أن نقوم بعملية تحليل الماء بواسطة محطات تعمل بالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو الطاقة النووية أو غير ذلك, ثم نزود السيارات بالهيدروجين المنفصل, لتعيد السيارة استخدام الطاقة مرة أخرى, لكن بشرط حل المشاكل المتعلقة بالطاقات الأخرى, سواء من حيث التكلفة كالطاقة الشمسية و النووية, أو من حيث المخاطر المحدقة باستخدامها.
المشكلة الثانية هى الرئيسية هنا, و هى كيفية تخزين الهيدروجين.
قلنا أننا سوف نولد الهيدروجين بواسطة عملية التحليل و التى سوف تتم فى محطة تعمل بالطاقة الشمسية مثلا, و لكننا نحتاج الى تخزين الهيدروجين لحين اعادة استخدامه فى المحرك, لذا فان السيارة الهيدروجينية يجب أن تكون مجهزة لذلك.
الطرق المعروفة هى تخزينه تحت ضغط مرتفع, أو تسييله, و تحتاج هذه العملية الى تكنولوجيا معقدة, فمثلا نحتاج الى تخزين الهيدروجين فى درجة حرارة منخفضة, معنى ذلك أننا سوف نضطر الى الاستغناء عن جزء من الوقود لتبريد الهيدروجين فقط, و يجب الوصول الى درجات حرارة منخفضة جدا, و ضغط عالى داخل الخزان.
و هناك مشكلة أخرى أكثر أهمية, و هى الأمان, فالهيدروجين مادة شديدة التفجر, و فى حالة وجوده بكميات كبيرة فى سيارة, فان احتمالات انفجاره قائمة بشكل كبير, معنى هذا, أن اى حادثة متوسطة للسيارة سوف تتحول الى كارثة!
أضف الى ذلك, صعوبة اكتشاف حريق الهيدروجين فى بدايته, مما سوف يضيف الى السيارة الهيدروجينية أجهزة اخرى للاكتشاف المبكر للحريق فى حالة حدوثه.
نشير كذلك الى أن استخدام الطاقة الهيدروجينية سواء من خلال خلايا الوقود أو محرك الاحتراق الداخلى, سوف يعطينا كفاءة متناقصة فى استخدام الطاقة نظرا لاعادة تحويل الطاقة و فواقد عملية التحويل الكبيرة, و هو ما يمكن تحمله فى مقابل الفوائد التى سوف تقدمها لنا.
فى النهاية تمثل الطاقة الهيدروجينية أملا متجددا لاستبدال النفط فى وسائل النقل المتحركة, لكن فقط لو استطعنا تقديم حلا عمليا يتيح لنا تخزين الهيدروجين بطريقة أمنه و غير مكلفة.


البديل؟!!


استعرضنا بدائل النفط بشكل موجز و سريع, و رأينا كيف أن بعض هذه البدائل مستخدم فعلا و بكفاءة متقدمة, لكن كوسيلة للضغط على الدول المنتجة للنفط أساسا, و ليس كبديل.
فاذا ما افترضنا استطاعة هذه الحلول استبدال النفط فى محطات توليد الكهرباء و المصانع و تدفئة المنازل, و هو المجال الأسهل, فمازالت لدينا المشكلة الأكبر, و هو وسائل النقل.
تستهلك وسائل النقل وحدها حوالى 70% من النفط المستخدم, و تحريرها من استخدام النفط عملية شديدة الصعوبة, فالسيارة مثلا يجب أن تكون صغيرة الحجم, و خفيفة الوزن, و قادرة على تخزين كمية معقولة من الوقود بطريقة سهلة و سريعة, كما يجب أن تكون أمنة تماما خاصة فى حالات الاصطدام و الحوادث غير المتوقعة, و كل هذه الصفات لا تتوافر الا فى السيارة التقليدية العاملة بالبنزين أو الديزل.
و لا يمكن بالطبع استخدام الطاقة الشمسية مباشرة فى السيارة نظرا لضيق المساحة و ضخامة التجهيزات المطلوبة, بالاضافة الى عدم توافر الطاقة الشمسية بشكل مستمر.
كما لا يمكن استخدام طاقة الرياح, و لا الطاقة النووية لنفس الأسباب.
و كما تحدثنا من قبل, تحتاج بعض التقنيات البديلة مثل الهيدروجين أو الزيوت النباتية لبعض الوقت حتى تصبح عملية تماما و قابلة للاستخدام بشكل موسع, و ربما تصل هذه الاتجاهات الى طريق مسدود فى النهاية كما حدث مع السيارة الكهربائية.


المصادر :
- نهاية عصر البترول, كولن كامبيل, يورغ شيندلر, فراوكه ليزينبوركش, فيرنر تسيتيل, ترجمة د.عدنان عباس على
- http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_storage#Mobile_h ydrogen_storage

• http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_hydrogen
  -http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_car
• http://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_the_car
  
  تنويه : قمت أنا فادى بكتابة هذا الموضوع و تجميع المعلومات الموجودة فيه من المصادر المذكورة, و صياغة الموضوع بأسلوبى الخاص, و ليس منقولا من أى مكان, و قد شكل المصدر الأول (كتاب نهاية عصر البترول) معظم المعلومات الموجودة فى الموضوع.
  

[hazem_khidr]

رائع يا باشمهندس و الله
موضوع تحفه
و باين فيه مجهود جبار
الف شكر ليك

[mtema99]

مجهود جبار و متميز يا استاذ فادي

[Nissan]

شكرا على الموضوع الجميل و المفيد

[islam_galal]

موضوع جميل، جزاك الله خيراptmnlo123per112