ان ازداد استهلاك الطاقة الأولية في العالم أكثر من  10 مرات  من عام 1900 إلى عام 2000، بينما زاد سكان العالم أربع مرات فقط من 1.6 بليون إلى 6.1 بليون. وتتوقع معظم تنبؤات الطاقة، زيادات كبيرة في الطلب عليها في العقود القادمة، بسبب النمو الاقتصادي السريع في العالم، وخاصة في الدول النامية. وازداد الاستهلاك العالمي من الطاقة الأولية من 4900 مليون طن من النفط المكافئ لعام 1970 إلى 8752 مليون طن عام 2004. و بلغ متوسط معدل النمو السنوي من عام 1972 إلى 1990 حوالي 2.4%، بينما انخفض إلى 1.4% من 1990 إلى 2004، بسبب الانخفاض المفاجئ في استهلاك الطاقة في الاتحاد السوفييتي السابق، وزيادة كفاءة استخدام الطاقة في الدول الصناعية المتقدمة. وحققت آسيا أعلى معدل للنمو (3.2% في العام) خلال الـ14 سنة الأخيرة. لقد ربط أكثر من 85% من سكان الشرق الأوسط، وشرق آسيا، وأمريكا اللاتينية بالكهرباء، بينما وصلت في أفريقيا جنوب الصحراء إلى 23% فقط (8% فقط في المناطق الريفية)، وفي جنوب آسيا إلى 41% (30% في المناطق الريفية). وهناك فروق كبيرة في استهلاك الطاقة الأولية بالنسبة للشخص فهي تصل في أمريكا الشمالية إلى  336 GJ/yr  بينما تبلغ  26GJ/yr  للأفريقي العادي. وقد انتقل الاستهلاك الأدنى للكهرباء من الدول النامية في آسيا إلى الدول الأفريقية. ⁽¹⁾

الوقود الأحفوري:

لا تزال مصادر الوقود الأحفوري متوفرة، ولكنها تحتوي على كميات معتبرة من الكربون، الذي يطلق أثناء الاحتراق. إن الاحتياطات المؤكدة والمحتملة للنفط والغاز كبيرة بما يكفي، لتمتد لعقود، وفي حالة الفحم الحجري لقرون. وتمد المصادر المحتملة غير المكتشفة، هذه التوقعات لمدة أطول.  وقد زود الوقود الأحفوري 80% من الطلب على الطاقة الأولية في العالم عام 2004، ويتوقع أن ينمو استخدامه على مدى الـ 20-30 عاماً القادمة، نتيجة لغياب سياسات تشجع استخدام  مصادر طاقة قليلة الإصدار للكربون. وباستثناء الكتلة الحيوية فإن المكون الأكبر هو النفط (35%)، والفحم الحجري (25%)، والغاز (21%). وفي عام 2003 ازداد الطلب على النفط بمعدل 3.4% والغاز 3.3% والفحم الحجري 6.3%. ويشكل النفط 95% من الطلب على الطاقة في النقل البري والبحري والجوي، ومن المتوقع أن تزداد هذه النسبة. ومن المتوقع أيضاً أن ينمو الطلب على النفط بين عامي 2002 و 2030 (بمعدل 44% بالقيمة المطلقة)، وسيتضاعف الطلب على الغاز، وسيزداد إطلاق CO₂ بمعدل 62%. ويعتبر استخدام الوقود الأحفوري مسؤولاً عن حوالي 85% من إصدار CO₂  البشري المنتج سنوياً.

ويعد الغاز الطبيعي الوقود الأحفوري الأقل إصداراً لغازات الدفيئة بالنسبة لوحدة طاقة مستهلكة، ولذا فهو المفضل في استراتيجيات تخفيف الإصدارات. و يتمتع الوقود الأحفوري بمزايا اقتصادية، ربما لن تتمكن التقنيات  الأخرى من التغلب عليها، على الرغم من الاتجاه الحالي نحو ارتفاع سعر النفط، وتناقص سعر الطاقة المتجددة، الناجم عن تحسين الإنتاجية واقتصاد الجملة. وستستمر خيارات استخدام  كل أنواع الوقود الأحفوري، إذا تركت الأمور لعوامل السوق فقط. وإذا أريد إنقاص غازات الدفيئة بشكل ملحوظ، فيجب تحويل الاستخدامات الحالية للوقود الأحفوري، نحو مصادر طاقة قليلة الاحتواء للكربون، أو بدون كربون، أو يجب تطوير تقنيات   لالتقاط ثنائي أكسيد الكربون وتخزينه. و يتطلب تطوير تقنيات فقيرة بالكربون، وتطبيقها على مدى واسع، استثمارات كبيرة،  ويجب مقارنتها بالاستثمارات في الطاقات البديلة في المستقبل.

الفحم الحجري :

يعتبر الفحم الحجري أكثر أنواع الوقود الأحفوري تواجداً في الطبيعة، ولا يزال يشكل مصدراً هاماً للطاقة في بلدان عديدة. وقد شكل الفحم الحجري حوالي 25% من الاستهلاك العالمي للطاقة، وبشكل أساس في قطاعي الكهرباء والصناعة. تبلغ الاحتياطات المؤكدة العالمية من الفحم الحجري حوالي 22000 EJ مع 11000 EJ من الاحتياطات المحتملة وحوالي 100000 EJ من كل الأنواع. وعلى الرغم من توزع توضعات الفحم الحجري بشكل واسع، إلا أن أكثر من نصف الاحتياطات القابلة للاستخراج في العالم، موجودة في الولايات المتحدة (27%) والاتحاد الروسي (17%) والصين (13%). وتحتوي الهند واستراليا وجنوب أفريقيا وأوكرانيا ويوغوسلافيا السابقة على 33% أخرى. ويوجد 2/3 الاحتياطات المؤكدة على شكل فحم حجري قاس (انثراسيت وبتيومين)، والباقي على شكل شبه - بتيومين وليغنايت. وتمثل هذه المصادر خزانات لأكثر من 12800 غيغا طن من CO_2. لقد كان الاستهلاك حوالي 120 EJ/ العام عام 2005 مما أدخل حوالي 9.2 غيغا طن CO₂/ العام إلى الجو. وقد استخدم البيت Beat (تحلل جزئي للنباتات مع معادن)، كوقود لآلاف السنين، وعلى الأخص في شمال أوروبا. وهو يؤمن  في فنلندة حوالي 7% من الكهرباء و 19% من التدفئة.

التقنيات :

من المتوقع أن يتضاعف الطلب على الفحم الحجري بحلول عام 2030، وتقدر IEA أن هناك حاجة لأكثر من 4500 غيغا وات من محطات الطاقة الجديدة، نصفها في الدول النامية، لتلبية الطلب على الطاقة. إن تطبيق تقنيات حديثة وكفؤة ونظيفة أساسي لتطوير الاقتصاد، إذا أريد تخفيض التأثيرات على المجتمع والبيئة. إن معظم محطات توليد الكهرباء العاملة على الفحم الحجري، هي من النوع التقليدي الذي يعتمد على الوقود المحبب pulverized، بكفاءة حوالي 35% للوحدات الأحدث. إن محطات الطاقة العاملة على البخار فوق الحرج، هي المستعملة تجارياً في العديد من الدول المتقدمة، وهي التي تركب في العديد من الدول النامية كالصين. وتستخدم هذه المحطات البخار حتى 600 م° وضغط 280 بار، معطية كفاءة تحويل من الوقود إلى كهرباء بحدود 42%. ومن الممكن الحصول على كفاءة بحدود 50% من هذه المحطات، ولكن ذلك أكثر تكلفة. وتعتمد الكفاءة المحسنة على تقليل الحرارة الضائعة، وإصدار غاز CO₂ بالنسبة لوحدة كهرباء مولدة. وتبنى وحدات بخار فوق الحرج، بالمعايير الدولية. فهناك مشروع CSIRO (2005) ينفذ لإنتاج فحم نظيف جداً، يخفض الرماد إلى 0.25% والكبريت لمستويات منخفضة. وباستخدام عنفات حرق - مباشر، ودارة مركبة، يمكنه أن يخفض إصدارات غازات الدفيئة بـ 24% لكل كيلووات ساعي بالمقارنة مع محطات الطاقة التقليدية. ويخفض تغويز الفحم الحجري قبل تحويله إلى حرارة، إصدارات أكاسيد الكبريت والآزوت والزئبق منتجاً وقوداً أنظف، ومخفضاً كلفة التقاط إصدارات CO₂  من غاز الاحتراق.

إن تحويل الفحم إلى سائل تقانة معروفة جيداً، تعود للاهتمام من جديد، ولكنها تزيد إصدارات غازات الدفيئة بشكل كبير إذا لم يخزن الكربون. ويمكن إجراء التسييل مباشرة بالاستخلاص، وهدرجة السائل الناتج بكفاءة حتى 67%. أو بشكل غير مباشر بالتغويز ثم إنتاج السوائل بتفاعل فيشر تروبش الوسيطي، كما في وحدات SASOL في جنوب أفريقيا. وتنتج هذه المحطات 0.15 مليون برميل / اليوم من وقود الديزل (80%) والنفثا (20%) عند كفاءة حرارية 37-50%. وتخفض أنواع الفحم الرديئة الكفاءة الحرارية، بينما يرفعها الإنتاج المشترك للحرارة والكهرباء ويخفض الكلفة ب 10%. وتبدو كلفة التحويل إلى سائل منافسة للنفط الخام عند سعر  35-45 دولار لبرميل النفط.

_______________________________________

(1) "Renewable Energy Annual 2000", Energy Information Administration, Dept. of Energy, Washington, DC, USA, 2001.