كتب استخدام الطاقة المتجددة

الطاقة الشمسية

يجري تطوير العديد من مرافق الطاقة الشمسية على نطاق واسع في أفريقيا بما في ذلك مشاريع في جنوب أفريقيا والجزائر. على الرغم من أن تكنولوجيا الطاقة الشمسية لديها القدرة على توفير الطاقة لأعداد كبيرة من الناس وقد تم استخدامها لتوليد الطاقة على نطاق واسع في الدول المتقدمة فإن أكبر إمكاناتها في أفريقيا قد تكون توفير الطاقة على نطاق أصغر واستخدام هذه الطاقة للمساعدة في تلبية الاحتياجات اليومية مثل توصيل الكهرباء على نطاق صغير وتحلية المياه وضخ المياه وتنقية المياه.

أول مزرعة للطاقة الشمسية على نطاق المرافق في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وتنتج 8.5 ميجا/وات في قرية الشباب في منطقة رواماجانا في المقاطعة الشرقية لرواندا. استأجرت مؤسسة خيرية 20 هكتارا (49 فدانا) من الأرض من القرية وهي مؤسسة خيرية لإيواء وتعليم ضحايا الإبادة الجماعية الرواندية. يستخدم المصنع 28,360 ألواح فلطائية ضوئية وينتج 6 ٪ من إجمالي إمدادات الكهرباء للبلاد. تم بناء المشروع بالتمويل والخبرات من الولايات المتحدة وإسرائيل وهولندا والنرويج وفنلندا وبريطانيا.

هناك عدة أمثلة لمحطات الطاقة الشمسية الصغيرة المرتبطة بالشبكة في أفريقيا بما في ذلك محطة كيجالي سولير للكهرباء الفولتية الضوئية بقوة 250 كيلووات في رواندا. في إطار برنامج مشتريات الطاقة المنتجة للطاقة المتجددة في جنوب أفريقيا وتم تطوير العديد من المشاريع بما في ذلك مشروع جاسبر للطاقة الشمسية الذي ينتج 96 ميجاوات.

تستخدم شركة Power Up Gambia وهي منظمة غير ربحية تعمل في غامبيا تكنولوجيا الطاقة الشمسية لتوفير الطاقة لمرافق الرعاية الصحية في غامبيا مما يوفر مصدرًا موثوقًا للكهرباء من أجل الإضاءة واختبار التشخيص والعلاجات وضخ المياه. تستخدم شركة (Energy For Opportunity ) وهي منظمة غير ربحية تعمل في غرب أفريقيا الطاقة الشمسية للمدارس والعيادات الصحية ومحطات شحن المجتمع بالإضافة إلى تعليم فصول تركيب الخلايا الضوئية في المعاهد الفنية المحلية وحتى الآن كان عملها أساسًا في سيراليون. على وجه الخصوص تم الاعتراف بمحطات الشحن المجتمعية التي تعمل بالطاقة الشمسية كنموذج مبتكر لتوفير الكهرباء للمجتمعات الريفية في المنطقة.

توجد بعض الخطط لبناء مزارع شمسية في صحاري شمال أفريقيا لتزويد الطاقة لأوروبا. ويعتزم مشروع ديزرتيك الذي تدعمه العديد من شركات الطاقة والبنوك الأوروبية لتوليد الكهرباء المتجددة في الصحراء الكبرى وتوزيعها من خلال شبكة عالية الجهد للتصدير إلى أوروبا والاستهلاك المحلي في شمال أفريقيا. تسعى الطموحات إلى تزويد أوروبا بما يصل إلى 15٪ من طاقتها الكهربائية. سيوفر مشروع نور 2 جيحا/وات من الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية من تونس إلى المملكة المتحدة.

ضخ المياه بالطاقة الشمسية

واحدة من أكثر المشاكل المباشرة والفتاكة التي تواجه العديد من بلدان العالم الثالث هي توافر مياه الشرب النقية. يمكن للتكنولوجيات التي تعمل بالطاقة الشمسية أن تساعد في التخفيف من هذه المشكلة بأقل تكلفة باستخدام مزيج من ضخ الماء من الآبار التي تعمل بالطاقة الشمسية وخزانات الماء أو أي خزان آخر وجهاز تنقية المياه بالطاقة الشمسية. هذه التقنيات تتطلب الحد الأدنى من الصيانة وانخفاض تكاليف التشغيل وبمجرد إنشائها سوف تساعد في توفير المياه النظيفة للشرب والزراعة. مع وجود خزانات كبيرة كافية للمياه التي تم ضخها وتنقيتها باستخدام تكنولوجيا تعمل بالطاقة الشمسية سيكون المجتمع المحلي أكثر قدرة على تحمل الجفاف أو المجاعة. يمكن استهلاك مياه الخزان هذه من قبل البشر أو الماشية أو استخدامها في ري الحدائق والحدائق المحلية، وبالتالي تحسين غلة المحاصيل وصحة المجتمع. يمكن استخدام نظام تنقية المياه بالطاقة الشمسية لتنظيف العديد من مسببات الأمراض والجراثيم من المياه الجوفية والجريان السطحي. يمكن لمجموعة من هذه الأجهزة تصفية المياه من الآبار أو الجريان السطحي يمكن أن تساعد في سوء الصرف الصحي والسيطرة على انتشار الأمراض التي تنقلها المياه.

قد تكون كينيا مرشحة جيدة لاختبار هذه الأنظمة بسبب الإدارة الزراعية التقدمية وذات التمويل الجيد نسبيا بما في ذلك مركز البحوث الزراعية في كينيا الذي يوفر التمويل والرقابة للعديد من المشاريع التي تحقق في الأساليب والتقنيات التجريبية.

على الرغم من أن هذه التقنية الشمسية قد يكون لها تكلفة في البداية أعلى من تكلفة الوقود الأحفوري التقليدي فإن تكاليف الصيانة والتشغيل المنخفضة والقدرة على العمل بدون وقود تجعل الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية أرخص في الاستمرار في العمل. يمكن لمجتمع ريفي صغير استخدام نظام مثل هذا إلى أجل غير مسمى وسيوفر مياه شرب نظيفة بتكلفة ضئيلة بعد شراء المعدات الأولية والإعداد. في مجتمع أكبر يمكن أن تساهم على الأقل في إمدادات المياه وتقلل من ضغوط الحياة اليومية. هذه التقنية قادرة على ضخ مئات غالونات من الماء في اليوم وهي محدودة فقط بكمية المياه المتوفرة في المياه الجوفية.مع وجود حد أدنى من التدريب في التشغيل والصيانة، فإن أنظمة ضخ وتنقية المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية لديها القدرة على مساعدة الأفارقة في المناطق الريفية في تلبية أحد احتياجاتهم الأساسية للبقاء على قيد الحياة. وهناك المزيد من الاختبارات الميدانية التي تجريها منظمات مثل كارى والعديد من الشركات التي تصنع المنتجات المطلوبة وتعد هذه التطبيقات الصغيرة لتكنولوجيا الطاقة الشمسية واعدة. إلى جانب الممارسات الزراعية المستدامة والحفاظ على الموارد الطبيعية تعد الطاقة الشمسية أحد المرشحين الرئيسيين لجلب فوائد التكنولوجيا إلى الأراضي الجافة في أفريقيا.

ستكون عملية استكمال مياه الآبار جمع مياه الأمطار الجارية خلال موسم الأمطار لاستخدامها لاحقا في الجفاف. لدى جنوب أفريقيا شبكتها الخاصة لتقاسم المعلومات التي تسمى سيارنت والتي تُعلم المزارعين بأساليب التقاط وتخزين مياه الأمطار لزيادة المحاصيل. أدت هذه الشبكة الجديدة من المزارعين الذين يشاركون أفكارهم مع بعضهم البعض إلى انتشار الأفكار الجديدة والقديمة وقد أدى ذلك إلى زيادة استدامة موارد المياه في بلدان مثل بوتسوانا وإثيوبيا وكينيا وملاوي ورواندا وتنزانيا وأوغندا وزامبيا وزيمبابوي. يمكن استخدام هذه المياه للزراعة أو الثروة الحيوانية أو يمكن تغذيتها من خلال جهاز تنقية للحصول على مياه مناسبة للاستهلاك البشري.

أمثلة

تم تركيب مضخة مياه تعمل بالطاقة الشمس في كيراتي في تشاد في عام 2004 كتعويض عن الأراضي المفقودة في تطوير النفط. يستخدم هذا النظام مضخة بئر قياسية مدعومة من صفائح الألواح الكهروضوئية. يتم تخزين المياه التي يتم ضخها في برج المياه مما يوفر الضغط اللازم لتوصيل المياه إلى المنازل في المنطقة. هذا الاستخدام لعائدات النفط لبناء البنية التحتية هو مثال على استخدام الأرباح للنهوض بمستوى المعيشة في المناطق الريف.

تضطلع المئات من محطات ضخ المياه بالطاقة الشمسية في السودان بدور مماثل حيث تشمل تطبيقات مختلفة لأنظمة مختلفة للضخ والتخزين. على مدى السنوات العشر الماضية تقريبا. تم تركيب 250 مضخة مياه فوتوفلطية في السودان. وقد تم إحراز تقدم كبير ويبدو أن الجيل الحالي من الأنظمة موثوق به وفعال من حيث التكلفة في ظل ظروف معينة. يتطلب نظام الضخ الكهروضوئي لضخ 25 متر مكعب في اليوم مجموعة شمسية تقريبًا. تبلغ تكلفة هذه المضخة 6000 دولار أمريكي حيث يشمل النظام الإجمالي تكلفة الوحدات والمضخة والمحرك والأنابيب والأسلاك ونظام التحكم وتركيب هيكل الدعم. تمت نطوير أنظمة ضخ المياه الضوئية بنجاح في ولاية كردفان في السودان. مشاكل الصيانة الوحيدة مع محطات الضخ الكهروضوئي هي بسبب تعطل المضخات وليس فشل الأجهزة الكهروضوئية.

جهاز تنقية المياه بالطاقة الشمسية الذي طورته شركة أسترالية وقامت بتصنيعه هو حل منخفض التكلفة ومنخفض التكلفة للتشغيل قادر على تنقية كميات كبيرة من المياه حتى مياه البحر إلى مستويات أفضل من معايير الاستهلاك البشري التي وضعتها منظمة الصحة العالمية. في منطقة مشمسة استوائية مثل الطثير من دول أفريقيا سوف يكون هذا الجهاز قادر على تنقية ما يصل إلى 45 لترًا يوميًا من مجموعة واحدة. وقد يتم ربط صفائف إضافية معًا لمزيد من السعة.

تستخدم طريقة ووتر سوديس التطهير الشمسي حاليًا في المناطق المستهدفة من كينيا وأوغندا لمساعدة الناس على شرب المياه الخالية من مسببات الأمراض والبكتيريا المسببة للأمراض. وهى عملية تقوم الأشعة فوق البنفسجية بقتل الكائنات الحية الدقيقة في الماء لمنع الأمراض التي تنقلها المياه.

طاقة الرياح

محطة الدار البيضاء في المغرب هي أكبر مزرعة رياح في القارة. ويجري حاليا إنشاء اثنين من مزارع الرياح الكبيرة في طنجة وطرفاية.

تقوم كينيا ببناء محطة رياح معتمدة على طاقة الرياحفي بحيرة توركانا في مقاطعة مارسابيت. وباعتبارها أكبر محطة لطاقة الرياحفي إفريقيا سيزيد المشروع من إمدادات الكهرباء الوطنية مع توفير فرص العمل والحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. من المخطط أن تنتج 310 ميغاواط من طاقة الرياحبكامل طاقتها.

في يناير / كانون الثاني 2009 أُنشئ أول توربين رياح في غرب أفريقيا في قرية في غامبيا. يوفر التوربين بقوة 150 كيلووات الطاقة الكهربائية للقرية التي تسع 2000 شخص.

أدى ت مشاريع التوسع الجنوب أفريقي في قطاع الطاقة المتجددة إلى العديد من محطات الرياح الموجودة بالفعل في العمليات التجارية في البلاد. هذه المحطات قيد التشغيل حاليا في المقاطعات الشرقية والشمالية والغربية. ويقدر أن هناك 10 محطات قيد الإنشاء أو قيد التشغيل بالفعل مع الموافقة على 12 محطة أخرى في المرحلة الرابعة من البرنامج الجنوب أفريقى.

الطاقة الحرارية الأرضية

حتى الآن استغلت كينيا فقط الطاقة الحرارية الأرضية في الوادي المتصدع العظيم. ويقدر أن كينيا تمتلك احتياطى قدرة كهربائية محتملة تقدر بحوالى 10000 ميغاواط من الطاقة الحرارية الأرضية المحتملة ولديها 20 موقعًا محتملاً للحفر تم تحديدها للمسح بالإضافة إلى ثلاثة محطات طاقة حرارية أرضية. كانت كينيا أول دولة في أفريقيا تعتمد الطاقة الحرارية الأرضية في عام 1956 وتضم أكبر محطة للطاقة الحرارية الأرضية في القارة (أولكاريا-2) وهى مملوكة للقطاع الخاص.

إثيوبيا لا تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية المحتملة الموجودة بها بسبب قلة الخبرة في تشغيلها. توجد في زامبيا عدة مواقع تم التخطيط لها للبناء لكن مشاريعها توقفت بسبب نقص الأموال. وقد أجرت إريتريا وجيبوتي وأوغندا استكشافًا أوليًا لمصادر الطاقة الحرارية الأرضية المحتملة ولكنها لم تنشئ أي نوع من محطات الطاقة.

استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في المشاريع الزراعية في أفريقيا. تستخدم مزرعة الزهور الأوزيرية في كينيا العديد من آبار البخار. بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام الحرارة المتضمنة في عملية الطاقة الحرارية الأرضية للحفاظ على درجات حرارة ثابتة في البيوت الزراعية المحمية. يمكن أيضا استخدام الحرارة في الطهي، مما يساعد على القضاء على الاعتماد على حرق الخشب.

التمويل

يمثل استكشاف وبناء محطات الطاقة الحرارية الأرضية المستقبلية تكلفة عالية للبلدان الفقيرة. وتكلفة مواقع الحفر المحتملة وحدها تكلف ملايين الدولارات ويمكن أن تؤدي إلى عدم الستغلال الأمثل للطاقة إذا كان اتساق الحرارة والبخار غير موثوق بهما. إن العائد على الاستثمارات في الطاقة الحرارية الأرضية ليس بالسرعة كما في الوقود الأحفوري وقد يستغرق سنوات من السداد. مع ذلك فإن تكلفة الصيانة المنخفضة والطبيعة المتجددة للطاقة الحرارية تعني المزيد من الفوائد على المدى الطويل.

تتمتع كينيا الآن بدعم مالي كبير من البنك الدولي باعتبارها دولة ناجحة في مجال الطاقة الحرارية الأرضية وتستضيف البلاد مؤتمرات تنموية بين ممثلي برنامج الأمم المتحدة للبيئة ومختلف الحكومات الإفريقية.