الطاقة المستدامة - التنمية المستدامة - ثالث ثانوي

7-3 الطاقة المستدامة Sustainable Energy الفكرة المحورية رابط الدرس الر www.ien.edu.sa إن أمن الطاقة واستدامتها يعد موضوعًا ذا أهمية بالغة، إذ إن العالم في حاجة مستمرة إلى الطاقة بأشكالها كافة، والتوازن بين أمن الطاقة واستدامتها، وحماية البيئة يشكل تحديا كبيرًا لصناع القرار عالميًا. المفاهيم الرئيسة الطاقة المستدامة الطاقة المتجددة الطاقة الشمسية طاقة الرياح الطاقة الذرية مقدمة الأهداف Sustainable Energy Renewable Energy Sun Energy Wind Energy Atomic Energy (nuclear energy) يتوقع بعد نهاية الموضوع أن يكون الطلبة قادرين على: .1 تعريف مفهوم الطاقة المستدامة. 2. تسمية مصادر الطاقة في المملكة العربية السعودية. .3 تصميم دائرة كهربائية بسيطة بإحدى مصادر الطاقة المتجددة. تتمتع المملكة العربية السعودية بموقع جغرافي ومناخي متميز؛ يجعل الاستفادة من مصادر الطاقة المتجددة أمرًا مجديًا اقتصاديًا وداعمًا لجهودها في مجال تنويع مصادر الطاقة. ويعد البرنامج الوطني للطاقة المتجددة مبادرة إستراتيجية تحت مبادرة خادم الحرمين الشريفين للطاقة المتجددة ورؤية السعودية 2030، ويستهدف زيادة حصة المملكة في إنتاج الطاقة المتجددة إلى الحد الأمثل، وتحقيق التوازن في مزيج مصادر الطاقة المحلية والوفاء بالتزامات المملكة تجاه تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. ورغم أن الطاقة المستدامة كانت تُعد - حتى وقت قريب - ذات تكلفة عالية مقارنة بمصادر الطاقة الحالية المعتمدة على الوقود الأحفوري (مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي إلا أنه بفضل الجهود الحكومية والبحثية في معظم دول العالم حول استدامة الطاقة شهدت السنوات الأخيرة انخفاضًا ملحوظًا في تكلفة إنتاجها والتوسع في استخدامها. 198 وزارة التعليم 2024-1446

الطاقة المستدامة Sustainable energy: يمكن تعريف الطاقة بشكل عام بأنها القدرة على إنجاز شغل ما. أما الطاقة المستدامة فهي استخدام الطاقة بطريقة تلبي احتياجات الجيل الحاضر، دون المساس بحق وقدرة الأجيال القادمة على تلبية احتياجاتهم. الطاقة المتجددة ... الطاقة المستدامة: . الطاقة المتجددة Renewable Energy) هي طاقة ناتجة عن مصادر طبيعية تتجدد بمعدل يفوق ما يجري استهلاكه. شكل: 14-7 ولاشك أن هناك بعض التداخل بين المفهومين والمصطلحين، حيث إن العديد من مصادر الطاقة المستدامة قابلة للتجديد أيضًا، ومع ذلك فإن هذين المصطلحين ليسا متطابقين تمامًا. بشكل عام تعد مصادر الطاقة المتجددة مثل: الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية طاقة مستدامة. مصادر الطاقة المتجددة • • الكتلة الحيوية ينتج منها ما يعرف بالوقود الحيوي. حرارة الأرض يمكن استخدام الطاقة الحرارية الجوفية كمصدر مباشر للحرارة أو لتوليد الكهرباء. الطاقة الكهرومائية أحد أقدم مصادر الكهرباء، ولا تتطلب كميات هائلة من المياه فحسب، بل تتطلب أيضًا قدرًا هائلًا من القوة، حيث كانت الطاقة الكهرومائية أكبر مصدر للكهرباء المتجددة حتى عام 2019م. الطاقة الشمسية أو ما يسمى بالإشعاع الشمسي: (solar energy) هي الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس بشكل رئيس على شكل حرارة وضوء. وغالبًا ما تستخدم الطاقة الشمسية كمصدر مباشر للحرارة ومولد للكهرباء. الرياح: تستخدم التوربينات لتحويل طاقة الرياح الحركية إلى طاقة ميكانيكية، وتُستخدم لإنتاج الكهرباء. الطاقة البحرية: تُستمد الطاقة البحرية من التكنولوجيات التي تستخدم الطاقة الحركية والحرارية لمياه البحر (الأمواج أو التيارات على سبيل المثال لإنتاج الكهرباء أو الحرارة. 199 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

متجددة المصادر الرئيسة للطاقة غير متجددة كهرومائية طاقة المد والجزر المعادن المشعة اليورانيوم - البلوتونيوم ... إلخ المواد الهيدروكربونية الوقود الأحفوري الطاقة الحرارية الأرضية طاقة الرياح الزيت الخام الغاز الطبيعي الطاقة الشمسية الفحم الحجري والفحم البني طاقة الكتلة الحيوية الخث الخث :Peat مواد نباتية متحللة تراكمت على مدى فترات طويلة في أماكن رطبة تعرف باسم مستنقعات الخث أو حقول الخث، وهي بصفة عامة أولى مراحل تكوين الفحم الحجري. إثراء نظرا لأهمية الطاقة المستدامة وتزايد الاهتمام العالمي بها يُقام سنويا مؤتمر World Sustainable Energy Days أو أيام الطاقة المستدامة العالمية، حيث تجتمع فيه كبرى الشركات حول العالم من أجل المشاركة في سلسلة من الفعاليات المختصة بإنتاج واستخدام الطاقة المستدامة. 200 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

النشاط التطبيقي ابحث من خلال شبكة الإنترنت عن مصادر الطاقة المتجددة، ثم صمم جدولا تلخص به تلك المصادر، وضمنه مثالا لكل منها ، واذكر مشروعًا مرتبطا بها واسم الدولة التي تدعم ذلك. ه بمشاركة زميلك وباستخدام مهارة العصف الذهني اكتب أكبر قدر ممكن من المصطلحات البديلة لمفهوم الطاقة المستدامة. مصادر الطاقة في المملكة العربية السعودية يعد قطاع الطاقة في المملكة العربية السعودية من المصادر الأساسية للطاقة عالميًّا، متمثلا في منتجات النفط والغاز الطبيعي والبتروكيماويات، حيث تُصدر المملكة العربية السعودية منتجات الطاقة إلى العالم منذ 1939م، وفي ظل الارتفاع المتسارع في معدلات النمو السكاني، وتزايد الطلب على الكهرباء والمياه المحلاة بدأت المملكة العربية السعودية تعي أهمية تطوير قطاعات الطاقة الأخرى، وتأمين مستقبل طاقتها بدلًا من الاعتماد على النفط كمصدر وحيد. مصادر الطاقة المتجددة في المملكة العربية السعودية أُطلق البرنامج الوطني للطاقة المتجددة في المملكة العربية السعودية، الذي يعد مبادرة استراتيجية تنضوي تحت مظلة رؤية السعودية 2030 وبرنامج التحول الوطني. ويهدف البرنامج إلى الزيادة المستدامة لحصة الطاقة المتجددة من إجمالي مصادر الطاقة في المملكة للوصول إلى 3,45 جيجا واط في عام 2020م أي ما يعادل (4) من إجمالي إنتاج المملكة للطاقة و 3, 27 جيجا واط بحلول العام 2023م أي ما يعادل أكثر من (10) لإجمالي إنتاج المملكة من الطاقة، كما يتطلع أن يكون القطاع أحد المولدات الرئيسة للوظائف في وطننا مستقبلا، وسط تعزيز الاستثمارات اللازمة بالاعتماد على توليد (30) من الطاقة بحلول 2030م. ومن أهم مصادر الطاقة المتجددة: الطاقة الشمسية: تتميز المملكة العربية السعودية بوفرة مصادر الطاقة الشمسية والأراضي الشاسعة، كما تُعد من أكثر الدول ارتفاعًا في معدلات الإشعاع الشمسي في العالم، وسعيا منها لتلبية الاحتياجات المتزايدة من الطاقة الكهربائية، وضمان استدامة النمو الاقتصادي وتنويع مزيج الطاقة المحلي، وحماية البيئة، فقد بادرت لتطوير تقنيات حديثة ذات تكلفة مجدية اقتصاديًا لتلبية الاحتياج العالي عبر إنشاء 46 محطة رصد وقياس لموارد الطاقة الشمسية في جميع أنحاء المملكة. 201 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

طاقة الرياح تتمتع المملكة العربية السعودية بشواطئ بحرية طويلة قادرة على إنتاج أكثر من 200 جيجا واط من طاقة الرياح عند الاستفادة منها بمتوسط (35.2)، وهذا معدل أعلى من معظم البلدان التي تضع خططا لإنتاج الطاقة الكهربائية اعتمادًا على الرياح، ويشمل ذلك الولايات المتحدة (%33.9) والمملكة المتحدة (27.8) والدانمارك (%28.4) وألمانيا (%19). الطاقة الذرية ويُطلق عليها أيضًا الطاقة النووية، وتعرف بأنها: الطاقة التي تُنتج بكميات كبيرة من خلال العمليات التي تؤثر في نواة الذرة، أو نوى الذرات الكثيفة. وتعمل مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة ضمن منظومة الطاقة في المملكة العربية السعودية على وضع وتنفيذ الخطط الوطنية؛ لتمكين الطاقة الذرية من المساهمة في مزيج الطاقة الوطني؛ لتلبية متطلبات التنمية الوطنية المستدامة ضمن مستهدفات رؤية السعودية 2030، وتعزيز دور المملكة دوليًا بوصفها رائدة وفاعلة في مجال الطاقة. 202 أكبر مشروع للطاقة الشمسية في العالم تحتضنهم صحراء السعودية 200 جيجاوات 100 ألف وظيفة 12 مليار دولار للناتج المحلي السعودي 40 مليار دولار. توفير سنوي مشاريع السعودية 00000 شكل 15-7 مشروع الطاقة الشمسية SaudiProjects f وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الطاقة الكهرومائية بلغ إجمالي الطاقة الكهربائية (الكهرومائية) المنتجة من محطات التحلية في عام 2016 أعلى مستوياته، حيث بلغ حوالي 43 مليون) ميجا واط في الساعة مقارنة بعام 2010م إذ بلغ إجمالي الطاقة الكهربائية المنتجة تقريبًا (24) مليون ميجا واط في الساعة. مصادر الطاقة غير المتجددة في المملكة العربية السعودية تعد المملكة العربية السعودية من الدول التي تملك أكبر احتياطي للنفط في العالم كونها تملك 266 مليار برميل من النفط الخام، و 3,8 تريليون متر مكعب من الغاز الطبيعي؛ حيث تشكل عائدات النفط %87 من الإيرادات الحكومية الأمر الذي يفسر اعتمادها على النفط والغاز بشكل أساسي لتلبية الطلب المحلي على الكهرباء، حيث تطغى توربينات الغاز الطبيعي على قطاع توليد الكهرباء في المملكة، حيث تمثل %60 من مجمل التوليد. مشاريع السعودية مشروع دومة الجندل لإنتاج الكهرباء عبر طاقة الرياح أولى مشاريع طاقة الرياح » في السعودية التغذية 70 ألف منزل في الجوف التكلفة الإنتاج 400 ميجاوات الموقع دومة مليون دولار الجندل 500 $$ شكل 16-7 مشروع لطاقة الرياح السعودية تطلق المشروع الوطنى للطاقة المتجددة توقيع عقد تشييد مفاعلين نوويين بنهاية 2018 ا من قدرتهم 2.5 إلى 3 جيجا وات أهداف البرنامج توفي ر خدمة رفع كفاءة كهربائية بجودة استخدام الطاقة أعلى الطاقة 00000 SaudiProjects 60 ألف طن الاحتي اطي السعودي من اليورانيوم %6 إنتاج السعودية من اليورانيوم في العالم تنويع مصادر تعزيز مشاركة القطاع الخاص في مشروعات الطاقة شكل 17-7- دخول الطاقة الذرية للمملكة العربية السعودية 203 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

النشاط التطبيقي - صمم خارطة مفاهيم توضح فيها مصادر الطاقة في المملكة العربية السعودية. كيف تُنتج الطاقة الكهربائية من أشعة الشمس؟ تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية المركزة عدسات أو مرايا لتركيز بقعة كبيرة من ضوء الشمس أو الطاقة الشمسية الحرارية على مساحة صغيرة، وعندها يتم تحويل الضوء المركز إلى حرارة تشغل محركًا حراريا موصولا بمولد للطاقة ليتم بذلك توليد الكهرباء، وتعد هذه الأنظمة تقنيات واعدة يمكن توظيفها لتوليد الكهرباء بكميات كبيرة. كيف تُنتج الطاقة الكهربائية من الرياح؟ طاقة الرياح هي توظيف جريان الهواء من خلال توربينات الرياح لتشغيل المولدات ميكانيكيا كي تولد الكهرباء، وتربط حقول طاقة الرياح عدة توربينات بشبكة الكهرباء بشكل مباشر لتحل محل محطات توليد الطاقة التقليدية كيف تُنتج الطاقة الكهرومائية؟ الشبكه الكهربائية الدارة الكهربائية الدارة الكهربائية العداد ألواح كهروضوئية العاكس الكهربائي أو المحمول شكل 183-7- توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية عادةً تقع محطات توليد الكهرباء من الماء على مصدر المياه شكل 19- توليد الكهرباء باستخدام طاقة الرياح أو بالقرب منه، ويحدد حجم تدفق الماء والتغير في الارتفاع أو الانخفاض - وغالبًا ما يُشار إليه بالرأس من نقطة إلى أخرى كمية الطاقة المتاحة في نقل المياه. وفي محطات الطاقة الكهرومائية، يتدفق الماء عبر أنبوب، أو فتحات السدود، ثم يندفع باتجاه التوربين ويدفعها لتدوير مولد لإنتاج الكهرباء. 204 شكل 20- توليد الكهرباء باستخدام تدفق الماء وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

النشاط التطبيقي - اشترك مع مجموعة من زملائك في صنع دائرة كهربائية بسيطة باستخدام أحد مصادر الطاقة المتجددة: (الألواح الشمسية، الرياح ، المياه، يمكن استشارة معلم أحد فروع العلوم لتوضيح خطوات التصميم. نشاطات مقترحة تنظيم رحلة إلى إحدى محطات توليد الطاقة الكهربائية، وكتابة تقرير عن مراحل العمل ومقدار التكلفة. تقديم عرض حول تجارب عالمية ناجحة في استثمار مصادر الطاقة المتجددة. التقويم 1. ما أهمية استدامة الطاقة للإنسان؟ 2 من خلال دراستك لمفهوم الطاقة المستدامة، ما المخاطر التي قد تترتب على عدم الأخذ بإجراءات استدامة الطاقة؟ 3. ناقش أهم مصادر الطاقة المتجددة في المملكة العربية السعودية؟ .4. اشرح كيف تُنتج الطاقة الكهربائية باستخدام الرياح؟ 205 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

المشروعات 1 إنشاء مشتل زراعي مدرسي أو حديقة مدرسية. 2 من خلال دراستك لمقومات نجاح المدرسة لتصبح داعمة للبيئة ومعايير تقييم الاستدامة كون فريقا من زملائك لتطبيق أكبر قدر ممكن من هذه المعايير، وارصد بشكل دوري ما تحقق منها، ثم اكتب تقريرًا نهاية الفصل واعرضه على معلمك وزملائك ، وأضفه الى ملف إنجازاتك. 3 من المشكلات التي تواجه إنتاج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح عملية تخزين الفائض منها، ابتكر طريقة عملية لتخزين هذه الطاقة الفائضة والاستفادة منها. 4 مع مجموعة من زملائك أعد ترتيب وتنظيم عبوات النفايات في المدرسة، ثم تقديمها بعد ذلك إلى الشركات المتخصصة بالتدوير. 5 إنتاج وحدات إضاءة باستخدام مواد مستهلكة. 6 تصنيع وسائل تعليمية للمواد باستخدام مواد مستعملة. 206 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446