العلاقة بين مصادر الطاقة الطبيعية و البيئة المبنية[1]
(دراسة تطبيقية على البيت الساحلي بمدينة طرابلس )
إعداد: م / صباح أبوبكر بالخير*
مقدمة
تعتبر أزمات الطاقة من أهم ما يشغل اهتمامات العالم فى جميع المجالات لما لهما من تأثير مباشر على كافه التخصصات والاهتمامات
التقليديه . هذا فضلا عن أزمات الطاقة المتوقعه مستقبلاً نتيجة الإسراف فى استهلاك موارد الارض من مصادر الطاقة الطبيعيه مثل الفحم البترول، الغاز الطبيعى ... ومالهم من مردود سلبى سواء على البيئه بالانبعاثات الضارة الناتجة عن استهلاك تلك الموارد أو على نطاق استهلاك موارد الأرض الطبيعيه مما يسبب عدم اتزان فى تلك الموارد ونضوب معظم مصادرها الناتج عن التناقص المستمر في عمر المخزون الاحتياطي النفطي العالمي, مما دفع الى الاعتماد على اتحاذ وسائل ترشيد الطاقة اولا و من ثم التفكير الجدي في ايجاد الطاقة البديلة من مصادر جديدة و متجددة و التى تعطي مردود تقني واقتصادي و بيئي جيد .
مشكلة البحث
إن استهلاك الطاقة غير المرشد في العصر الحديث أدى إلى ضرورة وقفة لتصحيح أسلوب التعامل مع الطاقة الذي قد يؤدى تجاهله إلى الوقوع في مشاكل عديدة. علاوة على الزيادة السكانية وما يناظرها من زيادة في استهلاكها , هناك أيضاً الزيادة المذهلة في المجالات التي تستخدم فيها الطاقة ، لذلك فإن الطاقة تعتبر مشكلة المستقبل مما جعلها تتصدر موضوعات البحث العلمي والتطبيقي في مختلف أنحاء العالم في الآونة الأخيرة بحثاً عن أساليب لترشيد استخدام الطاقة التقليدية التي يقل مخزونها في العالم يوماً بعد يوم.
لذا ظهرت الحاجة إلى محاولة استغلال مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة في الكون … والشمس هي أصل كل الطاقات الطبيعية مثل الحرارة والرياح وحركة المياه، فهي السبب في كل الظواهر المناخية حيث تشكل مع توزيع مسطحات البحار واليابس على سطح الكرة الأرضية العوامل المؤثرة في حركة الرياح ودرجة حرارتها والأمطار … وغيرها من الظواهر المناخية.
ومن هنا تظهر المشكلة التي ستواجه المعماريين في المستقبل القريب وهى :
أولاً :عدم ملائمة المباني السابقة الإنشاء لتطبيق استخدام مصادر الطاقة الطبيعية المتجددة .وذلك لعدم وجود تلك الفرضية منذ القرارات التصميمية الأولية .ولهذا فإن توجيه المباني لايراعى الاعتبارات التصميمية لمصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقه الرياح)على سبيل المثال.
ثانياً : النظرة القاصرة على التكلفة المبدئية المرتفعة دون وضع الاعتبارات البيئية الايجابية فى الحسبان والاعتبارات الاقتصادية التي لا تكلف المالك سوى التكلفة المبدئية للمعدات فقط أما الصيانة فلا تمثل أكثر من 3% من أجمالي التكلفة على مدى عمر المعدات والتي يتراوح من 15 إلى20 سنه.
ثالثاً : عدم إدراك ووعى المعماريين الكافي بأهمية استخدام تلك المصادر المتجددة وبالتالي عدم إدراك العامة من المستثمرين وأصحاب المشاريع الذين يعطون للمعماري دور الزيادة في اتخاذ القرارات والمقترحات.
هدف البحث
يهدف البحث إلى زيادة إدراك ووعى واقتناع المعماري بالأهمية القصوى لتطبيق تلك المبادئ لمراعاة لمصادر الطاقة المتجددة (الشمس) . وكذلك الوصول إلى أسلوب معماري مبسط يتيح للمعماري سرعة الوصول للقرار باستخدام تلك المصادر المتجددة للطاقة أم لا , في المراحل الأولى للعملية التصميمية في محاوله للتكامل ما بين مصادر الطاقة الطبيعية والعمارة والتي في القريب العاجل ستصبح أحد المصادر الأساسية في توليد الطاقة في العالم وذلك بعد ازدياد أزمات الطاقة العالمية اشتعالاً ,لذا آن للمعماري أن يدرك أهمية استخدام تلك الطاقات والاعتبارات التصميمية الواجب مراعاتها في عملهم المعماري كي يناسب استخدام تلك التطبيقات .
المنهجية المتبعة
- سوف يتبع البحث في مراحله المختلفة عدة مناهج بحثيه .أولها المنهج التوثيق وذلك من خلال الأبواب الأولى في البحث والتي اختصت بدراسة أنواع الطاقات المختلفة المتاحة ومدى علاقة ذلك لتحقيق التكامل بين تلك المنظومة مع التركيز على البيت الليبي في الشريط الساحلي و بالأخص في منطقة طرابلس.
- ويتعرض البحث لمنهج التحليل المقارن في أبواب البحث الخاصة بالبحث التطبيقي من خلال عمل زيارات ميدانيه في المنطقة المحددة بالبحث أي على الشريط الساحلي الليبي خاصة بالطاقة وتسجيل البيانات اللازمة ومن ثم تحليلها مقارنة يبعضها وبالمعدلات القياسية العالمية .
- وأخيراً تعرض البحث للمنهج الإستنتاجى وذلك في الباب الخاص باستنتاج وسيله معماريه تتيح للمعماري تطبيق بنود الطاقة المتجددة بسهوله وتم ذلك عن طريق استنباط العلاقات التكاملية ما بين شدة الإشعاع الشمسي وسرعه الرياح المتوقعة والمسجلة من هيئة الأرصاد الجوية وكذلك العلاقات التصميمية لبنود الطاقات المتجددة المستخدمة في هيئة الطاقة الجديدة والمتجددة والعلاقات التصميمية المعمارية , وإدماجها معاً في صورة برنامج يتيح للمعماري سهولة تطبيق تلك العلاقات بسهوله وسرعه.
فمنذ أكثر من 1,5مليون سنة روض الإنسان النار كيف وأين ومتى بالضبط لا احد يعرف على وجه التحديد ولكن ما هو مؤكد إن النار كانت المرحلة الأولى والمهمة في تطور تاريخ البشرية. ولم يدخر الإنسان جهدا منذ فجر التاريخ في استغلال كافة مصادر الطاقة المحيطة به ، فاستخدم المساقط المائية ، وطاقة الرياح ، والطاقة الشمسية ، والفحم ،والنفط ، والطاقة النووية ، كما استخدم الكتل الحيوية والتي وفرت للإنسان جانبا هاما من احتياجاته المتزايدة من الطاقة.
العناصر المساهمة في استهلاك الطاقة في المبنى السكني[2]
يمكننا حصر العناصر التي تساهم في استهلاك الطاقة الى ثلاثة عناصر رئيسية وهي:
1- التصميم المعماري : لكي يكون التصميم المعماري الملائم للبيئة جيدا لابد من توافر ثلاثة مبادئ رئيسية وهي:
- حماية المسكن من الطقس البارد والرياح وذلك بالتوجيه الجيد واختيار الشكل المناسب مع العزل الجيد للحوائط.
- استغلال الشمس في الشتاء والحماية منها في الصيف.
- التخزين الجيد للحرارة حيث يتم تخزين حرارة الشمس واستعادتها حسب الحاجة إليها.
- الميكنة.
- السلوك الإنساني.
أنواع محطات التوليد:
محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي ونركز على الأنواع المستعملة في بلادنا :
محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي. (ديزل – غازية).
محطات التوليد بواسطة الرياح.
محطات التوليد بالطاقة الشمسية.
محطات التوليد النووية.
محطات التوليد المائية.
محطات التوليد من المد والجزر.
الحاجة الملحة في التفكير الجدي لتغير مسار نوع الطاقة المستخدمة:
نضوب النفط :
ذكرت مجموعة اينرجي ووتش الألمانية في تقرير حديث أنه من خلال الأرقام الرسمية المعلنة حول الاحتياطات العالمية للنفط التي
صل إلى 1.255 جيجا برميل، فإن النفط سينضب بعد 42 عاما وذلك بحساب معدل الاستهلاك الحالي, وقد أشارت الأرقام المعلنة مؤخرا أن الطلب العالمي علي الطاقة سيرتفع بنسبة 50% خلال الفترة الممتدة بين عامي 2004 و 2030.
وعلي جانب أخر أوصى المشاركون في البيان الختامي للمؤتمر الدولي للطاقة الذي انعقد بمشاركة أكثر من 68 دولة في شرم الشيخ بضرورة توفير الطاقة ونشر الوعي واستكشاف احتمالات التطور في مصادر الطاقة المتجددة بما في ذلك الطاقة المائية والشمسية والرياح بعرض تسهيل تنمية سوق الطاقة الخضراء في المنطقة.
وطالب البيان بتأمين أساليب مستدامة لتطوير مصادر البترول والغاز بما في ذلك الكتلة البيولوجية من خلال استخدام تقنيات الطاقة النظيفة.
الطاقة الشمسية عالميا
تستقبل الأرض يوميا 174 بيتا وات من اشعة الشمس في الطبقات العليا للغلاف الجوي، عند تقابل أشعة الشمس مع الغلاف الجوي تنعكس منها 6% ويُمتص 16% ، مع ملاحظة أن ظروف الطقس الطبيعية كال( سحب ، غيوم ، تلوث) تنقص بشدة من أشعة الشمس أثناء تنقلها عبر الغلاف الجوي بمقدار 20% بسبب الانعكاس و 3% بسبب الامتصاص
كمية الطاقة الشمسية الكلية الممتصة بواسطة الغلاف الجوي ، المحيطات ، المتكتلات الأرضية تقدر بحوالي 3850 زيتاجولز (ز.ج) zetta Joule في العام.
تمثل الطاقة الشمسية أهم مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة فى ليبيا، حيث يتراوح عدد ساعات السطوع في المناطق المثالية لاستخدام الطاقة الشمسية بين حوالي 2300 إلى 4000 ساعة سنوياً, إلا أن الاستخدام الأمثل للطاقة الشمسية لم يتم بالشكل الكامل حتى الآن , حيث تنطوي الطاقة الشمسية عن إنتاج طاقة كهربائية هائلة في حالة استغلالها .
مفهوم البيئـة :
لقد استخلف الله سبحانه وتعالى الإنسان فى الأرض لعمارتها، ومنحه العقل والقوة وسخرله سائر المخلوقات وأمده بأسباب العيش لأداء هذه
الرسالة .
ويقول تعالى: ( هو أنشاكم من الأرض واستعمركم فيها ) [ الآية 61 من سورة هـود . ]
ويقول تعالى: (إنا جعلنا ما على الأرض زينة لها ليبلوهم أيهم أحسن عملاً) [ الآية 7 من سورة الكهف .]
وعلى هذا فعمارة الأرض وتغيير البيئة المحيطة للأفضل والحفاظ عليها صالحة ونظيفة للأجيال القادمة تكليف إلهي واضح , وقد بدأ العالم الاهتمام الفعلي بالبيئة في تاريخ 5 يونيو 1972. حينما انعقد أول مؤتمر لحماية البيئة في إستكهولم وأتخذ قراراً بتشكيل أول برنامج للأمم المتحدة للبيئة ليكون دافعاً لسياسات بيئية مطورة ومناسباً ليوم البيئة العالمي (UNEP) في أقاليم العالم .
منظومة البيئـة المبنيـة:
ويقصد بها كل ما صنعه الإنسان وشيده في المحيط الحيوي معتمداً على مقوماته المختلفة, ويعرفها العالمان (Baner , Pauche)بأنها التقنية وكل ما هو متأثر بها في مجال بيئة العمل أو المعيشة أو النقل الخاصة بالإنسان. وهذه المنظومة هي حصيلة أو نتاج التعامل بين المجتمعات البشرية والبيئة الطبيعية في مراحل زمنية سابقة، وتتطور تبعاً لتطور العلاقة التبادلية للمواد بين الإنسان والطبيعة. وتشتمل هذه البيئة على أنظمة متعددة تتدرج من أنظمة محورة من قبل الإنسان (Man – Modified System) مثل الأنظمة البيئة الزراعية فهي تخضع لتأثير من الإنسان والطبيعة معاً . إلى أنظمة صنعها الإنسان (Man – Made Systems) فهي تلك الأنظمة التي بناها الإنسان وأنشأها في المجال الحيوي كالمدن والطرق والمصانع .
كما تتعرض العلاقة التبادلية بين الإنسان والبيئة لعديد من السلبيات مثل ما يحدث فى مخلفات العمليات الإنتاجية والاستهلاكية وكذلك بإلقاء النفايات الصناعية والبشرية فى البيئة على أمل أن تقوم الأنظمة الطبيعية من خلال عملية تدويرها للمواد بالقضاء على هذه المخلفات ومنع أضرارها , ومما لا شك فيه أنه يدخل ضمن العلاقات التبادلية .
2- تأثير الأنشطة العمرانية على البيئة :
تؤثر الأنشطة الإنشائية على الأنظمة البيئية بشكل يتزايد باستمرار حيث تقوم المناطق العمرانية بعرقلة الدورات الطبيعية للعناصر الطبيعية كما تؤدى إلى تراكم المواد في صورة فضلات تبقى على الأرض أو تلقى فى المسطحات المائية حيث لا تتحلل إلى مواد أولية ، كما توفر المناطق العمرانية حاجة متزايدة لاستهلاك المواد الأولية غير المتجددة كما تتطلب دائماً مساحات كبيرة من أنظمة غالية الثمن وتخلق مشاكل التلوث والضوضاء . والمناطق العمرانية تستهلك مساحات كبيرة حولها (الغذاء – المواد الخام – الطاقة ) ثم تتخلص من المخرجات في اتجاه خطى . والمدخلات والمخرجات مثل المواد الخام فتستخرج من التربة وترسل للمدن ويتم تصنيعها فى شكل سلع وخدمات وتتحول مع الوقت إلى قمامة لا يمكن أن تمتصها الطبيعة ، كذلك تستهلك المدن كميات ضخمة من الوقود سرعان ما يتحول إلى أبخرة تزيد من تلوث البيئة، وبهذه الصورة للأداء الخطى تكون المدينة ككيان عمراني دافع للتدهور البيئي .
ومفهوم الاتزان على مستوى النظام البيئي للمناطق العمرانية يبحث فى مدخلات بيئية (Inputs) تأتى من الوسط المحيط كالهواء النظيف والموارد الطبيعية والمياه النقية ، ومخرجات بيئية (Outputs) تطرح في الوسط المحيط وتشمل الأبخرة والغازات والمخلفات الصلبة ونواتج الصرف الصحي , والشكل يوضح المدخلات والمخرجات في المناطق العمرانية .
البيئة الليبية
تعتبر ليبيا من أكثر المناطق في العالم التي مرت عليها حضارات متنوعة، منذ ما قبل التاريخ وحتى وقتنا الحالي وقد تركت هذه
الحضارات بصمات على شكل مباني ومدن تاريخية وأثرية، وتأصلت فيها عمارة بيئية لا تزال مثالاً يستنار به عند التحدث عن الأصالة والهوية والحلول البيئية في العمارة، هذا الإرث المعماري والعمراني على تعاقب فترات التاريخ.
وقسمت الأقاليم المناخية في ليبيا إلى ثلاث أقاليم مناخية رئيسية :
إقليم البحر الأبيض المتوسط و شبه مناخ البحر المتوسط.
مناخ المنطقة الجبلية .
مناخ المنطقة الصحراوية.
مناخ طرابلس:-
هو مناخ جاف حار صيفا دافئ ممطر شتاء , و تشمل هذه المنطقة المناخية الشريط الساحلي الضيق الذي يبدأ من الحدود الغربية للحدود الشرقية لليبيا و تحدد الساحل الجنوبي للبحر الأبيض المتوسط و هدا الشريط يختلف في عرضه كل عدة كيلومترات نتيجة لاختلاف طبيعة الأرض و مناخ هذه المنطقة يشبه مناخ البحر الأبيض المتوسط في شمال إفريقيا عموما.
أن التعبير المعماري هو نتيجة لعدة متغيرات تساهم في التشكيل الحجمي لمكونات المبنى و هو لا يحدد مسبقا و لاكن يكون نتيجة
للمتغيرات و من أهم هده المتغيرات هي المتغيرات البيئية (الراحة) و يتحقق مبدأ الراحة بملائمة المبنى للظروف البيئية و المتمثلة بمراعاة المعماري و إلمامه بالمتغيرات الحادثة من العوامل البيئية المختلفة و دراستها بطريقة جيدة و ملائمتها من حيث التوجيه الجيد للمبنى و اختيار المعالجات المناسبة في المكان المناسب و التي توفر التهوية و الظلال و تحقيق الخصوصية و الأمان و يكمل العمل الجيد اختيار أسلوب الإنشاء و مواد البناء المستعملة
ولتأكيد على ذلك قمنا بدراسة لثلاث نماذج سكنية داخل المدينة القديمة وتم اختيار حـوش القره مانلي لدراسة التوزيع الفراغي الداخلي وتتبع حركة الشمس والضلال داخل البيت وحوش محسن كنموذج للتتبع حركة الهواء والتيارات الهوائية واثر التصميم على التنظيم الحراري داخل البيت وحوش البحارة اخترت بيت متهالك حتى أقوم بدراسة أهم مواد البناء الداخلة في تنفيذ هذا البناء.
المدينة الطرابلسية القديمة و النسيج العمراني :
يتميز الشكل العام لمدينة طرابلس بخصائص و ملامح المدينة العربية الإسلامية الحاملة للنسيج العمراني المتجانس و الأبعاد
لتخطيطية التي ساعد على و جودها قواعد و أحكام تلقائية فرضتها طبيعة الموقع و المناخ و نظم الإنشاء بالإضافة إلى المفاهيم الاجتماعية و الاقتصادية و غيرها فجاء المخطط العام للمدينة بتقسيم مثالي لاستعمالات الأراضي بحيث خصص أماكن للسكن و أخرى للتجارة و الحرف اليدوية و الأماكن الإدارية و الأسواق العامة .
و قد جاء التعبير في هذه التجمعات العمرانية بالتكوين المتضام الغني بالتشكيل البصري و اللوحات الفنية و الإحساس بالضوء و الضل من خلال الأزقة المستقيمة و المنحنية و المغطاة و المفتوحة .
الأمثلة العالمية لإستخدام الطاقة الشمسية :
· تعرض البحث لكثير من الأمثلة على مستوى العالم لإستخدام الطاقات المتجددة إستخداماً مباشراً لتحويل تلك الطاقات إلى طاقة كهربائية مما يوضح مدى سهولة التعامل مع الطاقات المتجددة وملائمتها لكافة الإغراض التنموية ومن أهم الملاحظات الجديرة بالذكر أن تلك المشروعات إعتمدت على الطاقات المتجددة بنسب عالية لا تقل عن 50% من إجمالي الطاقة الكهربية المستخدمة ، وبذلك وفر أكثر من 50% من تكلفة إستهلاك الطاقات التقليدية . كما ساهم فى الحفاظ على التوازن البيئي المطلوب لتحقيق التنمية المستدامة ومن أهم تلك الأمثلة :
· مشروع الحكومة الألمانية (مشروع 100.000 سطح شمسى) :
· أطلقت الحكومة الألمانية عام 1999 خطة طموحة لتركيب لاقطات فوتوفولتية PVcells على سطح 100 ألف منزل , وبذلك يصبح كل سطح بمثابة مولد كهرباء.
· ويبيع أصحاب المنازل الكهرباء المنتجة الى الشبكة العامة بسعر قدره مارك ألماني نحو 2 جنيه مصرى لكل كيلو وات ساعة . وتدعم الحكومة الألمانية الخطة وتضمنها مدة 20 سنة ، وتغطى 40% من تكلفة شراء اللاقطات وتركيبها . ويكون هذا الدعم على شكل قروض بفائدة منخفضة حوالى 1.9% على فترة سماح سنتين وتبلغ مدة إسترداد التكاليف لكل مشروع منزلى حوالى 8 سنوات ، يصبح المالك بعدها كما لو أنه أجر سطح منزله لشركة الكهرباء .
· تبلغ تكلفة تركيب لاقطات فوتوفولتية قياسة مساحة 30م2 ، حوالى 40 ألف مارك ألماني والقدرة القصوى لكل سطح (3 كيلو وات) وكل قدرة قصوى من كيلو وات تعادل 800 كيلو وات ساعة فى السنة ، وتشير الحسابات لسنة 2000 أى بعد عام كامل من التشغيل إلى أن هذه الخطة تكلفت بليون مارك ألماني حيث تمت الموافقة على نحو 16500 طلب (حتى سبتمبر 2000) ويقدر إجمالى الطاقة المولدة بها نحو 42 ميجاوات.
· وتقع Linz فى شمال النمسا والمخطط لهذه المدينة أن تستوعب 25.000 نسمة وتم إطلاق هذا الاسم عليها لإعتمادها على الطاقة الشمسية فى كثير من تطبيقات الحياة بها . فمن مرحلة التخطيط روعيت تقنيات توفير الطاقة وحساب الطاقة المستنفذة فى المبانى وحتى فى وسائل المواصلات لحساب أوفر فى الطاقة . وكذلك على مستوى الوحدات السكنية ثم توجيهها للحصول على أكبر قدر ممكن من أشعة الشمس شتاءاً وحجبها صيفاً والإستفادة من التهوية الطبيعية داخل المبنى والإستفادة من الطاقة الشمسية فى الكهرباء والمياه الساخنة وعمليات التدفئة .
النتائج العامة للأمثلة العالمية :
- وضح جلياً من الأمثلة التى تعرض لها البحث أن استخدام الطاقات المتجددة ولاسيما الطاقة الشمسية منتشر بشكل كبير فى الدول ذات الإشعاع الشمسي المحدود وفى جميع التطبيقات مما يعطى الأمل فى نجاح تلك الأنظمة فى البلاد ذات الإشعاع الشمسى الكبير ومساهمتها بشكل فعال فى إجمالي الطاقة المولدة بكل دولة ومن أهم النتائج التى تعرض لها البحث :
- إستغلال الطاقة الشمسية فى كل مكان بالعالم بالرغم من قلة ساعات الاشعاع فى بعض البلدان .
- التكلفة المبدئية العالية لتلك النظم إلا أنها تعطى الكثير من الأمل فى خفض النفقات على المدى البعيد .
- التقدم التكنولوجي الحادث فى جميع الإتجاهات العلمية يعطى إشارة كبيرة لخفض تكلفة المعدات اللازمة لتوليد الطاقة المتجددة مما يعطى مؤشر لضمان إستمرارها وإنتشارها وكفائتها الاقتصادية .
- زيادة عدد محطات توليد الطاقة من الطاقة المتجددة على المستوى العالمى .
- التدهور البيئي الحاد الحادث فى معظم مجالات الحياة ولاسيما فى مجال الطاقة يعطى إنذاراً ببدء التعامل مع الطاقة المتجددة وبسرعة للحد من هذا التلوث البيئي الخطير .
- زيادة الوعي البيئي للدول المتقدمة يتضح جلياً فى إتجاههم الى توليد الطاقة من المصادر المتجددة . بينما ضعف الوعى البيئي للدول النامية – فضلاً عن المشاكل الاقتصادية يعتبران من أهم العوامل التى تحد من إنتشار استخدام الطاقات المتجددة بالرغم من انتشار مقومات توليد هذه الطاقات .
- العمل الفردى فى مجال الطاقة المتجددة واضح وبصورة كبيرة فى الدول المتقدمة إلا انه فى إطار إتفاقيات ومعاهدات على المستوى الحكومى يدعم هذا العمل , وهذا ما نفتقده فى الدول النامية ولعل أثره واضحاً على كثير من مشكلات الطاقة .
- اتضح جلياً أن العمر الافتراضي للمعدات الخاصة بتوليد الطاقة يتراوح ما بين 20-25 سنة وهو ما يعطى مؤشرًا إلى أن التكلفة المبدئية ستوزع على عدد كبير من السنوات مما يعطى نجاحاً إقتصادياً لتلك النظم .
- معدل استرداد ثمن المعدات لايتجاوز 7-8 سنوات وبعدها يصبح توليد الطاقة مجاناً مما يحقق نجاحاً إقتصادياً فضلاٌ عن النجاح البيئي لتلك المعدات محققة بذلك تنمية مستدامة.
- وجود اتصال بين الشبكة الرئيسية للطاقة فى المدينة مع شبكة توليد الطاقة فى المصادر المتجددة المنفصلة بكل وحدة محققاً بذلك تكاملاً ما بين الطاقة المتجددة والتقليدية .
- وجود دعم فنى ومالى وإدارى من الحكومات الأجنبية لأفرداها لتشغيل وحداتهم بالطاقة المتجددة .
- الدعم الفنى :المتابعة والإرشاد لإستخدام الطاقة المتجددة .
- الدعم المادى: توفير القروض لشراء معدات الطاقة المتجددة ، وبفترة سماح كبيرة وبفائدة منخفضة .
- الدعم الإدارى :وجود مشروع ومخطط كبير على مستوى الدولة للإستخدام الطاقة المتجددة مما يتيح لهذه الطاقات المتجددة النجاح وتحقيق أهدافها .
- وجود مخططات إقليمية للدول لزيادة محطات توليد الطاقة المتجددة ومن ثم زيادة الإعتماد عليها وتقليل نسب الاعتماد على الطاقات التقليدية .
الأمثلة المحلية فى مجالات إستخدام الطاقة الطبيعية المتجددة .
- لدراسة الأمثلة المحلية قمت بدراسة التجارب العملية في كل من تونس ومصر لاستخدامات الطاقة الشمسية ودراسة الوضع الطاقى بها وذلك نتيجة لخيبة الأمل التي أصبت بها لعدم وجود مشاريع لإستخدامات الطاقة الشمسية نتيجة اكتشافي أن بلادنا مازالت بكراً إلا من تجارب قليلة وذلك نتيجة متواضعة في المناطق النائية والمتمثلة في بعض القرى النفطية للإمداد للطاقة بعد عجزالامداد الكهربائي لتلك المنطقة لذلك فقمت باللجوء إلى الجارتين الدولتين من الناحية الشرقية والناحية الغربية والسبب للتشابه المناخي والمكاني المتقارب أي إننا نستطيع ان نأخذ نتائج دراسة الأمثلة وأخذها بالقياس وتطبيقها لأجل الاستفادة من التجارب السابقة والتي تحمل نفس المواصفات حيث تتمتع كلاً من مصرو تونس بمقومات مناخية تتيح لها استغلال تلك المقومات فى توليد الطاقة . وبصفة خاصة الطاقة الشمسية لما تتمتع به من شدة إشعاع شمسي عال بصفة شبه دائمة صيفاً وشتاءاً حيث تعتبر من أعلى المعدلات عالمياً وفي هدا البحث سنحاول إستعراض و تقييم التجربة التونسية والمصرية في تغذية الوحدات السكنية بالطاقة البديلة"(الشمس)
تقييم الوضع الطاقي لقطاع البناء (سكن وخدمات) بتونس
- يحتلّ قطاع البناء (سكن وخدمات) حاليًّا المرتبة الثالثة من حيث الإستهلاك الوطني من الطاقة النهائيّة بنسبة 27% وبإستهلاك يعادل 1,5 مليون ط.ن.م. وذلك على التوالي بعد قطاع النقل بنسبة 30% وقطاع الصناعة بنسبة 36.% ومن المتوقّع أن يتقدّم قطاع السكن سنة 2030 بأن يحتل بالمرتبة الثانية.
- تقييم الجانب العملي الإقتصادي
- قيمة وتكلفة الخزانات الشمسية في تونس بقيمة 1500 دينار تونسي في حالة السخانات الشمسية ذات السعة 200 لتر. ويتم دعم الدولة بواقع 30% من قيمة الخزان و ذلك تشجيعاً لإنتشار هذه الطاقة مع تقسيط 65% على هيئة فواتير كهرباء ودفع 15% كدفعة أولى وكانت لهذه السياسة الدور الكبير لتشجيع المجتمع التونسي إن لم نقل كله وأغلبه على اقتناء هذه الطاقة السحرية حسب مقولة احد المستخدمين حيث إن الطاقة الكهربائية مرتفعة تصل إلى 250 درهم للكيلو وات وهذا ما يثقل كاهل الفرد من ارتفاع فواتير الكهرباء الشهرية مما حدا بهم إلى التشجع على إستعمال الطاقات البديلة والمتمثلة بالطاقة الشمسية سواء للكهرباء أو التسخين المائي للتدفئة .(عمادة المعماريين التونسيين)
- على مستوى الخلايا الشمسية وإنتاج الكهربا فمازالت التجربة تحبو والاستخدام على المستوى العام وبوسائل بسيطة ما عدا تجارب سكنية محدودة لدوي الدخل الجيد ولتوضيح الرؤيا نستعرض إحدى التجارب السكنية للتوليد الذاتى للتيار الكهربائي وهي عبارة عن قيلا بمدينة جربة تم تركيب منظومة شمسية لتغدية المنزل إجمالى الأحمال الكهربائية متمثلة في 30 مصباح كهربائي – ثلاجة- إذاعة مرئية-مضخة خزان المياه.
- تم تركيب المنظومة مكونة من 12 صفيحة ضوئية لضمان لمدة خمس سنوات وبتكلفةاجمالية شاملة التركيب والصيانة بقيمة 24000 دينار تونسي( شركة سيناس s.in.e.s).
الاتجاهات المستقبلية للتصميمات المعمارية المستقبلية في تونس
- كان للجيل الجديد من الباحثين والاقتصاديين والمعماريين الدور الإيجابي في التصميمات الأولية واستخدام تقنيات المصادر الطاقية المتجددة بعين الإعتبار ومن المشاريع المستقبلية.
الوضع الطاقي لقطاع البناء (سكن وخدمات) بمصر
- تتمتع بمصر بمقومات مناخية تتيح لها إستغلال تلك المقومات فى توليد الطاقة . وبصفة خاصة الطاقة الشمسية لما تتمتع به مصر من شدة إشعاع شمسى عال بصفة شبه دائمة صيفاً وشتاءاً حيث تعتبر من أعلى المعدلات عالمياً . وكذلك طاقة الرياح حيث توجد بمصر مناطق متعددة ذات سرعات رياح كبيرة تمثل أعلى المعدلات العالمية وتتيح توليد الطاقة الكهربائية من الرياح . ولكن تلك المقومات الكبيرة لا يقابلها الإستغلال الأمثل والمطلوب لتلك الطاقات بمصر اللهم إلا إستغلال الطاقة الشمسية فى تسخين المياه (السخانات الشمسية) وهى تعتبر أبسط التطبيقات العملية والعلمية لتلك الطاقة الرهيبة التى تتمتع بها مصر .
- ومن أهم الأسباب التى جعلت المستهلكين تحجم عن إستغلال الطاقات المتجددة بمصر هى الإرتفاع الكبير للتكلفة المبدئية للطاقات المتجددة بالمقارنة بالطاقة التقليدية وكذلك قلة إدراك ووعى المستهلكين للأضرار البيئية الكبيرة لمحطات توليد الطاقة التقليدية وكذلك عدم المساهمة الإعلامية لتلك الطاقات ومدى أهميتها وفاعليتها ومردودها الإقتصادى على المدى البعيد . وكان لابد من عمل دراسة ميدانية لإستكشاف المشروعات التى تعتمد على إستخدام الطاقات المتجددة إلا أنها محدودة للغاية لعدم إنتشار تطبيق تلك الطاقات بمصر بالمستوى الكافى , ولذلك تم توجيه الدراسة الميدانية للوقوف على مدى الأضرار البيئية التى تخلفها إستخدام الطاقات التقليدية.
النتائج العامة : -
- وجد بالدراسة العملية صعوبة إستيفاء الطاقات المتجددة بالاحتياجات الكهربية لكافة الأجهزة الخدمية وبصفة خاصة أعمال تكييف الهواء، وأحمال أجهزة المطبخ والغلايات ، إلا من وجود محطات مركزية إقليمية للطاقات المتجددة (طاقة شمسية ، طاقة) , ولهذا يفضل توجيه أحمال الإنارة والأجهزة الخدمية داخل الفراغات مثل ( TV و مروحة ، مبنى بار ) وذلك لإمكانية توفير الطاقة المتجددة بصورها المختلفة لهذه الاحمال . ومن ثم توفير كم هائل لايقل عن (40%) من الطاقة الكهربائية المستخدمة للفندق ككل .
- ضرورة مراعاة أساليب العزل الحراري التلقائى Passive Energy للحد من استهلاك أجهزة التكييف لفترات طويلة وهو ما يستوعبه استهلاك للطاقة الكهربائية بصورة كبيرة .
- ضرورة مشاركة المشاريع السكنية فى دراسات جدوى لعمل محطات مركزية لتوليد الطاقة سواء من الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح لما لها من مردود إقتصادى وبيئى إيجابى على المدى البعيد .
- مراعاة توفير أساليب ترشيد استهلاك الطاقة بصورها المختلفة من كروت ممغنطة للغرف وضبط ترموستات السخانات ، تخفيف أحمال الإضاءة ، استخدام Photo Cells الخلايا الضوئية واستخدام Timer للأجهزة الخدمية للحد من ارتفاع استهلاك الطاقة الكهربية بلا داع .
- وجد بالدراسة العملية عدم إدراك المعماريين لأهمية استخدام الطاقات المتجددة وكان ذلك واضحاً من عدم مراعاتهم لاى حدود لاستخدام الطاقات المتجددة فى المشروعات المنفذة . ولهذا يجدر الإشارة الى ضرورة زيادة وعي وإدراك المعمارى بضرورة مراعاة استخدام الطاقة المتجددة فى المشروعات التى يتعرض لها .
- ضرورة مشاركة الدولة بمساهمات أكبر من ناحية الطاقة بتوفير الاستمارات اللازمة لعمل محطات مركزية إقليمية لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية فى مساهمة لتخفيف الأحمال عن الشبكات الرئيسية وكذلك المحافظة على البيئة .
- ضرورة مشاركة الأمانات والمراكز العلميةفى وضع خريطة لمصر وليبيا بها تصور لمحطات توليد طاقة متجددة إقليمية للمناطق النائية.
منهجية تطبيق الطاقة المتجددة كمحدد معماري:-
- إن السيطرة على عوامل المناخ والمحيط من أهم الأساسيات التي تساعد في توفير الراحة للبشر عند التواجد في حيز ما . وهذه الأساسيات تساهم أيضاً في عمليات البحث والتطوير والإنتاج الصناعي لتحقيق المستوى المطلوب في الشعور بالراحة عند السكن في المباني .ومن أهم واجبات المعماري مراعاة الظروف المناخية واستنباط الحلول المعمارية عند تصميمه للمنشآت المعمارية وبصفة خاصة المتعلقة بالسكن (مسكن – فيلا – … ) وذلك بمراعاة اتجاهات الرياح المرغوب فيها وحركة الشمس والرطوبة النسبية … وهكذا وهو ما يعرف بـ PASSIVE ENERGY وذلك في محاولة منه لتطويع الظروف المناخية لخدمة تصميمه المعماري ولتكامل التصميم المعماري مع المتغيرات المناخية , بهدف توفير مناخ مناسب للحياة داخل الوحدة السكنية دون اللجوء الى الأساليب الحديثة للمعالجات المناخية . (كتكييف الهواء على سبيل المثال) .
- هذا ولم تتعرض الدراسات السابقة فى هذا المجال الى النظر لإعتبارات الطاقة حيث أنها من المعطيات الكهربية التى لا دخل للمعمارى فى دراستها , ولكن ومع إستمرار إستهلاك الموارد الطبيعية للطاقة وظهور الكثير من الإحصائيات التى لفتت الأنظار إلى سرعة الإستهلاك الكبير لتلك المصادر وقرب نضوبها . بدأ العالم يعيد حساباته بالنسبة للمصادر الطبيعية للطاقة لاسيما بعد ما ظهرت الكثير من السلبيات لمصادر الطاقة التقليدية وعلى رأسها الملوثات البيئية وهو ما ظهر جلياً فى معاهدة (كيوتو للإنبعاث الحراري) منذ مؤتمر ريودى جانيرو عام 1991 وحتى عام 2000 ومؤتمر جنوة للدول الصناعية الكبرى عام .
على مستوى الإقليم
(1) محطات إقليمية لتوليـــــد طاقــــة شمسيـــة
(وحدات قطع ناقص – وحدات فوتوفوليتة ) :
( 2 ) محطات أقليمية لتوليد طاقة شمسية (قطع مكافئ ) :
( 3 ) محطات إقليمية لتوليد طاقة شمسية (المرايا العاكسة ) :
( 4) محطات إقليمية لتوليد الطاقة من المداخن الشمسية (Solar Chimney) :
( 5 ) محطات إقليمية لتوليد الطاقة من وحدات فوتوفولتية :
على مستوى الوحدة السكنية :
( أ ) مكونات نظام الخلايا الشمسية (Photo Voltaic Cells) :
بدائل المعالجات المعمارية :
النتائج المستخلصة على مستوى المبنى :
- يجب تقييم الأحمال الكهربية اللازمة للمبنى وتحديد قدرة وحدات الخلايا الفوتوفولتية القادرة على تحقيق تلك الأحمال أو إختيار نسبة الأحمال الهامة التي يمكن تشغيلها بوحدات الخلايا الفوتوفولتية.
- يجب توجيه وحدات الخلايا الفوتوفولتية (أو المبنى إن أمكن) لتحقيق أقصى إشعاع شمسي محتمل وذلك بمراعاة زوايا ميول وحدات الخلايا الفوتوفولتية على المستوى الأفقي وزوايا الميول على المستوى الرأسي (التوجيه) .
يجب مراعاة نسبة المبنى:
- طول المبنى إلى العرض إلى ارتفاع المبنى .
- نسبة مساحة الواجهات المعرضة للشمس ومساحة السقف .
- مراعاة نسب الظلال على المبنى بدراسة نسب البارز والغاطس في واجهات المباني وذلك لتلافى الظلال على وحدات الخلايا الفوتوفولتية إذا كانت على الواجهة أو لزيادة نسبة الظلال على الواجهات لزيادة نسبة العزل الحراري لتقليل الطاقة المستخدمة في تكييف المبنى .
- مدى الاستفادة من الواجهات والسقف بمراعاة نسبة إل Solid , Void في الواجهات بمراعاة ميول الأسقف تجاه الشمس وكذلك توجيه الواجهة لمواجهة الشمس أطول فترة ممكنة .
- استخدام منظومات تتبع الشمس التي تزيد من كفاءة وحدات الخلايا الفوتوفولتية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بنسبة 33% وذلك في حالات معينة تستلزم الاستفادة القصوى من الطاقة الشمسية .
تشكيل المبنى وذلك لتحقيق إحدى حالتين :
- تلافى الظلال على وحدات الخلايا الفوتوفولتية.
- زيادة الظلال على واجهات وأجزاء المبنى المختلفة لتقليل الحمل الحراري المتولد داخل الوحدات وبالتالي تقليل الاعتماد على الطاقة لتهيئة مناخ مناسب ومنطقة راحة حرارية داخل المبنى.
العائد الاقتصادي : بالرغم من ارتفاع التكلفة الأولية لوحدات الطاقة المتجددة PV بدرجة كبيرة إلا أنها تعتبر اقتصادية في حال استخدامها على المدى البعيد حيث لا تتطلب سوى صيانة دورية لا تزيد عن( 3-5%) سنوياً من التكلفة الفعلية .
الجانب العملي التطبيقي بما يخص استخدامات الطاقة الشمسية (منزل بمدينة زوارة)
- مدينة زواره إحدى المدن الليبية الكبيرة نسبيا، التي تعاني حاليا من أزمة الكهرباء المتذبذب، ومن المتوقع أن تزداد هذه الأزمة مستقبلا. تتمتع المدينة بموقع جغرافي مهم على ساحل البحر الأبيض المتوسط متوسط كثافة الإشعاع الشمسي الساقط على الأراضي الليبية هو حوالي 2200 ك.وات.س./م2، سنويا. ومتوسط سطوع الشمس هو حوالي 3400 ساعة سنويا هذا البحث يهدف إلى تصميم مبدئي لتغدية وحدة سكنية بالطاقة الشمسية بطريقة إستخدام منظومتي الخلايا الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربائية البديلة للطاقة المتدبدبة والمنظومة الحرارية لتسخين المياه بإستخدام السخانات الشمسية في منطقة زوارة لما لهذه الطريقة من مميزات إيجابية.
تعريف/
صباح أبوبكر بالخير
مواليد 6-3-1973 م
المؤهلات العلمية:
- بكلوريوس هندسة معمارية للعام الجامعي 1995-1996 مسيحي جامعة الفاتح .
- دبلوم مهني تخصصي ( حاسب ألي ) المعهد العالي للمهن الإدارية و المالية (طرابلس ) العام الجامعي 1997-1998 مسيحي.
- ليسانس دراسات اسلامية الجامعة المفتوحة العام الجامغي 2007-2008
- دورات في الحاسب الالى الهندسي و التصميم الحدسي بالعمارة .
مجالات العمل:
- انظمت للعمل بالمكتب الوطني الاستشاري 1996-2002
- إنضمت لجامعة السابع من ابريل من 20003- حتى يومنا هدا
