مزايا وعيوب الوقود البديل

الأخبار مليئة بالأحاديث الجادة حول تغير المناخ ، والطاقة "النظيفة" أو "المتجددة" ، والبيئة ، و الحاجة إلى كبح جماح حرق الوقود الأحفوري من أجل درء الأزمات البيئية وغيرها من الأزمات في المستقبل عقود.

على الرغم من ذلك ، تظل الولايات المتحدة بلا شك اقتصادًا يعتمد على النفط والبنزين في معظم الأحيان مع اقتراب العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين من نهايته.

تتم مناقشة مزايا وعيوب أنواع الوقود البديل في الصفحات الافتتاحية للصحف الكبرى في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم كل يوم. إذا كانت الأرض ستنفد حقاً من الفحم والنفط والغاز في السنوات القادمة ، فما هو المرشحون الرئيسيون لرعاية المجتمع العالمي إلى اقتصاد طاقة جديد "بديل"؟ لقد كانت هذه الجهود جادة منذ أوائل التسعينيات وتحمل قدرًا كبيرًا من الوعد عبر جبهات تكنولوجية متعددة.

بادئ ذي بدء ، ما هو الوقود؟ حقًا ، إنها أي مادة يمكن استخراج الطاقة منها للقيام بعمل مفيد. يستخدم جسمك الجلوكوز من الأطعمة كمغذٍ لاشتقاق الوقود على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو جزيء يعمل على استقلاب كل خلية حية.

وبالمثل ، يمكن بناء المركبات والآلات الأخرى لاستخراج الطاقة من احتراق الهيدروكربونات في الوقود الأحفوري ، كما هو الحال تقليديًا ، أو يمكن تصنيعها للاعتماد على مواد كيميائية أخرى والمدخلات.

مصطلح "الوقود البديل" صاغته وزارة الطاقة الأمريكية في قانون سياسة الطاقة لعام 1992 ، و بما في ذلك وقود الديزل الحيوي والكهرباء والإيثانول والهيدروجين والبروبان والوقود التي كانت لا تزال قيد التطوير ، المسمى أنواع الوقود الناشئة. تندرج التقنيات "النظيفة" مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية ضمن الفئة العريضة الأخيرة.

وقود الديزل الحيوي: هي أنواع وقود متجددة مصنوعة من الزيوت النباتية (مثل زيت فول الصويا أو زيت الكانولا) والدهون الحيوانية وحتى شحوم المطاعم. كما يوحي الاسم ، فهي للاستخدام في مركبات الديزل. لسوء الحظ ، يكلف أكثر من وقود الديزل العادي ويمكن أن يكون تآكلًا لأجزاء المحرك المطاطية. يثخن وقود الديزل الحيوي أيضًا بشكل كبير في درجات الحرارة الباردة ويحترق بشكل سيئ في ظل هذه الظروف.

الإيثانول: يمكن إضافة هذا الكحول إلى البنزين العادي بكميات تتراوح من 10 في المائة إلى 83 في المائة أو نحو ذلك. بحلول عام 2014 ، وصل ما يقرب من مائة نوع من مركبات "الوقود المرن" إلى سوق السيارات. على الجانب الإيجابي ، يمكن تصنيع الإيثانول ولا يحتاج إلى سحب من الأرض أو استيراده من ناحية أخرى ، يحتوي الإيثانول على طاقة أقل لكل وحدة حجم ، مما يعني أن السيارات تحصل على وقود أقل عدد الأميال.

هيدروجين: يتميز هذا الوقود الواعد والمتقلب للغاية بكونه موجودًا في كل مكان ، ومنتج النفايات الوحيد هو بخار الماء. ومع ذلك ، فإن عنصر الهيدروجين لا يحدث بشكل طبيعي ويجب إنتاجه من المركبات المحتوية على H مثل الميثان. يتم استخدامه بشكل متزايد كمصدر وقود للمركبات التي تعمل بخلايا الوقود.

البروبان: تم استخدام هذا الهيدروكربون الصغير غير المتفرّع والموجود في صورة سائلة في درجة حرارة الغرفة لعقود. اعتبارًا من عام 2019 ، تم استخدام نسبة صغيرة فقط من البروبان المستخدم في الولايات المتحدة في قطاع النقل.

الطاقة الشمسية والمائية وطاقة الرياح: تتمتع جميع مصادر الطاقة هذه بميزة كونها تحدث بشكل طبيعي وفي إمداد دائم ، وكلها غير ملوثة. في الوقت الحالي ، يعانون جميعًا من قيود عملية على استخدامها. على سبيل المثال ، قد توفر الخلايا الشمسية كميات متفاوتة من الطاقة تعتمد على عوامل مثل الغطاء السحابي. من المعروف أن سرعة الرياح غير متسقة ، ويمكن أن تكون الطاقة المائية غير فعالة ومضرة بالبيئة على شكل فيضانات.

يُقصد بالوقود البديل أن يكون مجموعات بديلة من المواد الكيميائية أو مصادر أخرى للطاقة. لذلك ، يتم استخدامها للعديد من الأشياء نفسها التي يستخدمها الوقود التقليدي ، أي لتشغيل المركبات وتوليد الكهرباء والطهي وإجراء الحياة اليومية في العالم الحديث.

تكمن الشعبية المتزايدة لأنواع الوقود البديل في جاذبيتها المتأصلة (من لا يريد أن يكون كذلك قادرة على إنتاج الوقود من الهيدروجين ، أو الماء في الواقع؟) والطبيعة الملوثة والمحدودة للأحافير الوقود. بغض النظر عن مدى سرعة تقدم هذه الصناعات ، فهي الموجة الجماعية للمستقبل.