هدر الكهرباء

أنواع الكهرباء المهدرة

هناك أنواع عديدة من **الكهرباء المهدرة** تُنتَج نتيجة لأنشطة البشر. لكل منها فرصة للاستفادة بطريقة مفيدة للمجتمع.

• فقدان الكهرباء في توليد الطاقة

• يشير فقدان الكهرباء إلى الطاقة الكهربائية التي يمكن استخدامها ولكنها تُفقد في عملية إمداد الطاقة. وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، فقد بلغت خسائر النقل والتوزيع حوالي 8% من إنتاج الكهرباء العالمي في عام 2019.

  تحدث الخسائر أثناء نقل الكهرباء إلى العملاء. هذه هي الكهرباء التي يتم توليدها ولكنها لا تصل أبدًا إلى المستخدم النهائي أو المستهلك. يمكن أن يحدث هذا فقدان الطاقة في مراحل مختلفة من عملية التوليد إلى نقطة النقل النهائية إلى المستهلك، بما في ذلك الأسلاك والمحولات والمعدات الأخرى المستخدمة أثناء عملية النقل. تُعد الخسائر الكهربائية، إلى حد ما، شكلًا طبيعيًا من أشكال الفقدان، على الرغم من بذل الجهود لتقليلها. في عام 2021، انخفضت نسبة الخسائر العالمية إلى 6.9%.

  فقدان الكهرباء أثناء النقل هو مجرد أحد الأمثلة العديدة التي لا تُستخدم فيها الطاقة الكهربائية بشكل جيد بسبب توليدها الكامل.

• استعادة الطاقة المهدرة من مكبات النفايات

تُنشأ مواقع مكبات النفايات كطرق لإدارة النفايات للتخلص من النفايات الصلبة. يمكن أن تنتج مكبات النفايات كميات كبيرة من الميثان، وهو غاز دفيئة يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء أو التدفئة. استعادة الطاقة المهدرة من مكبات النفايات هي عملية تسخير الغاز، عادةً من خلال الآبار، لإنتاج الطاقة.

النفايات إلى الكهرباء

تُعد توليد الكهرباء من النفايات طريقة يتم فيها استخدام النفايات الصلبة البلدية لإنشاء طاقة كهربائية من خلال تقنيات مختلفة. تشمل النفايات عادةً النفايات المنزلية والنفايات التجارية والنفايات الأخرى التي تعتبر غير قابلة للتجنب. تتم عملية تحويل النفايات الصلبة البلدية إلى كهرباء من خلال عملية تُعرف باسم التحويل الحراري.

يستخدم التحويل الحراري تقنيات مثل الغازية وقوس البلازما والاحتراق مع استعادة الطاقة. في عملية الاحتراق، يتم استخدام الحرارة الناتجة عن حرق النفايات لإنتاج البخار الذي يمكن استخدامه لتشغيل محطات توليد الكهرباء.

لا يُعد التحويل الحراري هو الطريقة الوحيدة لتوليد الطاقة من النفايات. تشمل التقنيات الأخرى الهضم اللاهوائي والتخمير. يشير الهضم اللاهوائي إلى عملية تحلل المواد العضوية مثل نفايات الطعام وروث الماشية ونفايات الفناء بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في غياب الأكسجين. تنتج هذه العملية الغاز الحيوي، وهو مصدر للطاقة المتجددة. يُستخدم الغاز الحيوي لتشغيل توليد الكهرباء عن طريق الاحتراق في محركات أو توربينات أو عن طريق حقنه في نظام خط أنابيب الغاز الطبيعي.

أصبحت محطات تحويل النفايات إلى طاقة مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة. من المتوقع أن تلعب مرافق تحويل النفايات إلى طاقة دورًا مهمًا في تلبية الطلب على الطاقة المتجددة عالميًا.

• الطاقة البشرية

تشير الطاقة البشرية إلى الطاقة التي تُصرف أثناء القيام بحركات جسدية، مثل المشي. تُعد الطاقة الحركية هي الطاقة التي تُنتَج عن طريق الحركات البشرية. ولها القدرة على الاستفادة من خلال العديد من الطرق مثل لوحات الضغط أو المحولات الكهروضوئية. يمكن أيضًا تسخير الطاقة الحركية الناتجة عن ممارسة الرياضة البشرية من خلال توربينات الرياح الصغيرة.

لدى توليد الطاقة البشرية القدرة على إنتاج الطاقة للاستخدام على نطاق صغير. يمكن أن يشمل ذلك استخدام الطاقة المُولدة لشحن الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل الهواتف المحمولة أو حتى استخدامها في تشغيل المدن الذكية. بعض الأمثلة على توليد الكهرباء على نطاق صغير من الأنشطة البشرية تشمل البلاط الحركي. تُولّد البلاطات الحركية الطاقة عندما يمشي شخص ما عليها. تحول البلاطات الضغط والحركة إلى طاقة كهربائية. يمكن استخدام هذه البلاطات في الأماكن العامة أو كأرضيات في صالات الألعاب الرياضية و مراكز اللياقة البدنية.

تُعد Pavegen مثالًا على شركة تُنتج بلاطات لجمع الطاقة التي تُنتجها حركة الإنسان. تدعي الشركة أن 20 خطوة ضرورية لتوليد واط ساعة واحد من الطاقة. يكفي ذلك لتشغيل هاتف ذكي واحد لمدة يوم.

بينما لن تتمكن الطاقة المُولدة بشريًا من تشغيل المنازل واحتياجات البنية التحتية على نطاق واسع، فهي طريقة لجمع الطاقة على مستويات دقيقة. قد تُحسّن التكنولوجيا الجديدة والابتكارات كفاءة الطاقة المُجمعة وقابليتها للتوسع في السنوات القادمة.

• الطاقة الاحتياطية غير المُستخدمة في الإلكترونيات

تُعد الطاقة الاحتياطية، المعروفة أيضًا باسم الطاقة الوهمية أو طاقة مصاصي الطاقة أو طاقة الأشباح، هي الكهرباء التي يستهلكها جهاز كهربائي عندما لا يكون قيد الاستخدام ويكون مغلقًا. تستمر العديد من الأجهزة في سحب الطاقة حتى عندما لا تُستخدم بنشاط. يمكن أن يشمل ذلك التلفزيونات والشواحن وأنظمة الصوت والطابعات والعديد من الأدوات والمعدات الإلكترونية الأخرى.

أظهرت دراسة حديثة أن الطاقة الاحتياطية تُشكل ما يقرب من 10% من إجمالي طلب الطاقة العالمي في عام 2020. تُعد الطاقة الاحتياطية هي الطاقة التي تسحبها المعدات أثناء عدم تشغيلها، ولا يكون للطاقة هدف. تشير التقديرات إلى أن أكثر من 80 مليار دولار تُهدر كل عام فقط في الطاقة الاحتياطية الكهربائية.

يمكن أن يكون تقليل فقدان الطاقة الاحتياطية بسيطًا مثل فصل الشواحن عند عدم استخدامها. تم تصميم بعض الأجهزة الموفرة للطاقة لدخول وضع سكون منخفض الطاقة عندما لا تكون قيد الاستخدام. يُعد استخدام أشرطة الطاقة لإيقاف تشغيل عدة أجهزة في وقت واحد طريقة أخرى لتقليل فقدان الطاقة الاحتياطية.

مواصفات وصيانة الكهرباء المهدرة

الهدف العام من إدارة الكهرباء المهدرة بشكل صحيح هو تقليل انبعاثات الكربون العالمية ومكافحة تغير المناخ عن طريق تقليل كمية الطاقة المهدرة بسبب الاستهلاك غير الضروري.

• العدادات الذكية: عادةً ما تدوم من 10 إلى 15 عامًا وحتى 20 عامًا في بعض الحالات إذا تم صيانتها بشكل صحيح. قد يتطلب نظام القياس التنظيف كل ثلاثة أشهر للحفاظ على دقة القراءات والأداء الأمثل.
• مستشعرات الضوء: يمكن أن تدوم مستشعرات الضوء لمدة تصل إلى 10 سنوات شريطة صيانتها بشكل مناسب. يجب تنظيفها وإزالة الغبار عنها بانتظام لتجنب أي ضرر للمستشعر والحفاظ على وظائفه. يجب تقييم مستويات الإضاءة لتحديد الحاجة إلى المعايرة مع التأكد من تركيب المستشعر بشكل جيد في الموقع الموصى به.
• مستشعرات الحركة الإلكترونية: تمتلك مستشعرات الحركة عمرًا افتراضيًا نموذجيًا يتراوح بين 5 و 7 سنوات. يجب إعادة معايرتها بناءً على أنماط الإشغال في المنطقة التي تتحكم بها. يجب فحص آلية التركيب ووحدة التحكم بشكل دوري لتجنب أي سوء تفسير للمستشعر. يجب ضبط إعدادات حساسيته لتناسب نمط حركة المرور داخل المنطقة التي تغطيها.
• أشرطة الطاقة: مع الاستخدام المتكرر وفصل الأجهزة، يمكن أن تتعطل أشرطة الطاقة بسرعة كبيرة. لذلك، يحتاج المستخدمون إلى جعل فحص الشرائط بانتظام للتداخل والكابلات المُتهالك والوصلات الفضفاضة، ثم استبدالها حسب الحاجة. يجب تخزينها في منطقة محمية بعيدًا عن الماء والغبار عند عدم الاستخدام لمنع الأضرار.
• الشحن الذكي: قد تتطلب أنظمة شحن السيارات الكهربائية ببساطة تحديثات البرامج الثابتة. قد تحتاج إلى الترقية إلى معيار جديد أو ميزات إضافية بعد فحص صيانة وقائي.
• المقابس الذكية: تقوم المقابس الذكية بشكل أساسي بإعادة تدوير الأجهزة الإلكترونية. قد تتطلب التنظيف بشكل دوري لمنع تراكم الأوساخ أو الغبار التي يمكن أن تعيق الأداء المناسب. على بعض المقابس الذكية، قد تكون هناك حاجة إلى تحديثات البرامج الثابتة لتحسين الأداء ومنع المشكلات.
• المؤشرات الرقمية: يمكن أن تختلف شاشات عرض استهلاك الطاقة الرقمية أيضًا بناءً على نظام الكهرباء المُستخدم. يجب معايرتها بشكل متكرر لتحسين الدقة. يُطلب المراقبة المنتظمة لضمان الاستخدام المناسب.

السيناريوهات

يمكن استخدام آلات إعادة تدوير النفايات الكهربائية لمختلف السيناريوهات في صناعة إعادة التدوير. فيما يلي بعض السيناريوهات:

• مراكز إعادة التدوير الحضرية: يُعد السيناريو النموذجي حيث تُستخدم آلات إعادة تدوير النفايات الكهربائية في مراكز إعادة التدوير الحضرية. تتمتع مثل هذه المدن ببنية تحتية وخدمات دعم متطورة لإعادة تدوير المعدات الكهربائية المهدرة. تُعثر على هذه الآلات بشكل شائع في مثل هذه المدن لأنها تساعد العمال في مركز إعادة التدوير على فرز مجموعة متنوعة من الأجهزة الكهربائية الصغيرة والمتوسطة الحجم بسهولة وسرعة.
• مرافق المعالجة المتخصصة: تُعد المرافق التي تلبي الاحتياجات المحددة لأنواع معينة من النفايات الكهربائية أيضًا مجالات محتملة حيث يمكن العثور على آلات إعادة تدوير النفايات الإلكترونية. تركز هذه المرافق على معالجة فئات منتجات معينة مثل الشاشات أو وحدات التبريد. تُستخدم شواحن أو كسارات متخصصة للتلفزيونات والثلاجات ووحدات تكييف الهواء والأحزمة بشكل متكرر في مثل هذه المرافق.
• مراكز ما قبل المعالجة: تركز بعض مراكز ما قبل المعالجة على فصل الأجزاء القيمة من النفايات الكهربائية. نتيجة لذلك، يتم تمهيد جزء قيم من سلسلة إعادة التدوير. تُستخدم تقنيات وأدوات الفصل هنا لاستخراج مكونات كهربائية معينة، مثل لوحات الدوائر، التي تحمل قيمة كبيرة لأنها تحتوي على مواد ثمينة.
• مرافق إعادة التدوير المتكاملة: عندما يتعلق الأمر بمعالجة مجموعة واسعة من الأجهزة الكهربائية، لا شيء أفضل من مرافق إعادة التدوير المتكاملة. هذه المرافق متعددة الأوجه هي مساحات كبيرة قادرة على استقبال مجموعة متنوعة من الأجهزة الكهربائية، تفكيكها بعناية، ومعالجة المواد المختلفة. يُقال إن مرافق إعادة التدوير المتكاملة لديها خطوط معالجة متعددة وتقنيات متقدمة وآلات متخصصة لإدارة كل شيء من الأجهزة المنزلية الصغيرة إلى المعدات الصناعية الكبيرة.
• مراكز إقليمية: مراكز إعادة التدوير الإقليمية هي نقاط مركزية تقع عادةً على مسافة معينة من عدد كبير من السكان الذين يمكنهم الوصول بسهولة إلى الخدمة. توفر هذه النقاط للسكان طريقة ملائمة للتخلص من نفاياتهم الإلكترونية. تُستخدم آلات إعادة تدوير النفايات الكهربائية في هذه المراكز الإقليمية لمساعدة المجتمع على أن يصبح أكثر اخضرارًا من خلال التخلص السليم من أدواتهم غير المرغوب فيها.

كيفية اختيار الكهرباء المهدرة

من الضروري اختيار المنتجات الكهربائية المهدرة التي ستستخدم الكهرباء المهدرة بفعالية لصالح العميل والبيئة وسمعة العلامة التجارية.

• أنواع النفايات:

  من الضروري اختيار الأداة التي يمكنها التعامل بشكل فعال مع نوع معين من النفايات. على سبيل المثال، تم تصميم بعض محارق النفايات فقط لمعالجة النفايات الصلبة البلدية المتجانسة، بينما تم تصميم البعض الآخر لإدارة النفايات الزراعية. وبالمثل، تتطلب النفايات الصناعية والإلكترونية مرافق معالجة متخصصة. نتيجة لذلك، يُعد اختيار المعدات المناسبة لمعالجة نوع معين من النفايات أمرًا أساسيًا لتحقيق إدارة ناجحة للنفايات.

• السعة وقابلية التوسع:

  تُعد السعة وقابلية التوسع من العوامل المهمة التي يجب مراعاتها عند اختيار مرافق تحويل النفايات إلى طاقة. تُعرف كمية النفايات التي تُعالج يوميًا أو سنويًا بالسعة. من المهم مطابقة السعة مع كمية النفايات المُولدة. تسمح القدرة على التوسع للنظم بالنمو مع زيادة أحجام النفايات، مما يوفر المرونة لتلبية الاحتياجات المتغيرة مع الحفاظ على الكفاءة والفعالية.

• التكنولوجيا:

  تختلف تقنيات تحويل النفايات الهندسية الكهربائية في نهجها وكفاءتها. نتيجة لذلك، يُعد اختيار التكنولوجيا المناسبة للموقع والمتطلبات أمرًا أساسيًا. الهضم اللاهوائي والغازية والاحتراق هي بعض طرق تحويل النفايات إلى طاقة. لذلك، أثناء الاختيار، من الضروري التركيز على كفاءة التكنولوجيا وموثوقيتها وسجلها لتوفير تحويل نفايات مثالي وتوليد طاقة.

• التأثير البيئي:

  عند اختيار الكهرباء المهدرة، من الضروري تقييم التأثير البيئي. قد يكون لنظام معالجة النفايات المُختار بصمة كربون وانبعاثات وتأثير بيئي على التنوع البيولوجي. نتيجة لذلك، يُعد اختيار وحدة معالجة نفايات ذات تأثير بيئي ضئيل أمرًا أساسيًا لحماية النظام البيئي وخفض انبعاثات الكربون من أجل مستقبل مستدام.

أسئلة وأجوبة حول الكهرباء المهدرة

س1 ما هي أحدث التقنيات في إعادة تدوير النفايات الكهربائية؟

ج1 تظهر تقنيات مثل القطع بالليزر والتيارات الدوامية وأنظمة الفصل التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي لإعادة تدوير النفايات الإلكترونية.

س2 ما هي التحديات التي تواجه إعادة تدوير النفايات الإلكترونية؟

ج2 تشمل التحديات استعادة المعادن الثمينة وفرز المواد بدقة ونقص معيار عالمي موحد.

س3 كيف تعمل عملية إعادة تدوير النفايات الإلكترونية؟

ج3 تبدأ العملية بجمع النفايات الإلكترونية. ثم يتم تفكيك الجهاز يدويًا أو آليًا. بعد ذلك، تحدد تقنيات الفرز وتُفصل المواد. أخيرًا، يتم معالجة المواد الثمينة لاستعادة المعادن.

س4 لماذا تعتبر إعادة تدوير النفايات الإلكترونية مربحة؟

ج4 تُستعيد عملية إعادة التدوير المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة والبلاديوم والبلاتين، التي تُوجد بأعداد كبيرة في النفايات الكهربائية. علاوة على ذلك، تُستخدم المعادن الثمينة مثل النحاس والألومنيوم والحديد على نطاق واسع. هذه هي الأسباب الرئيسية لربحية إعادة تدوير النفايات الإلكترونية.