سمير زايد يكتب: مصادر مزيـج الطاقــة

فى المقالات السابقة تناولنا مزيج الطاقة، أهميتة للتنمية المستدامة ، ومصادر هذا المزيج مصدرين وهما  :  مصادر الطاقة التقليدية أو المستنفذة ، و مصادرالطاقة المتجددة أو النظيفة أو البديلة. وأوضحنا أن مصادر الطاقة التقليدية تتكون من أنواع الوقود الأحفوري الثلاثة وهي: الفحم والبترول والغاز، وهم يشكلون أهم المصادر التي يعتمد عليها الإنسان حتى الآن في إنتاج الطاقة.
 وفيما بعد من مقالات سوف نستعرض بالتفاصيل هذة الأنواع من خلال شرح كيفية تكونيها، وتاريخ الإستكشاف، وطرق التنقيب والإستخراج ، ومعدلات الإنتاج العالمية والإحتياطيات.
فيما يلى سوف نتناول الفحم كأقدم مصدر من مصادر الطاقة اكتشفها وإستعملها الإنسان على مر التاريخ.
الفحم: الفحم الحجري هو وقود أحفوري غير متجدد يستعمل لإنتاج الكهرباء، تكمن مخاطر الفَحم الحجري في طرق التنقيب عنه تحت الأرض، وفي إحتراقه ما يشكل تهديدًا للبيئة وللمنقبين عنه. يؤدي الفحم دوراً هاماً في تأمين تلبية الطلب علي الطاقة في البلدان المتقدمة، وهو عامل تمكين رئيسي للنمو الاقتصادي والتنمية في البلدان النامية، حيث يتم تلبية الإحتياجات المتزايدة من الطاقة باستخدام الفحم الرخيص ، وذلك من أجل الحفاظ على النمو الاقتصادى والحد من فقر الطاقة، وتحقيق الأهداف الإنمائية للأمم. 
وتقوم بلدان عديدة في آسيا و أفريقيا حالياً بإستثمارات كبيرة في البنية التحتية للفحم ، و لكن مع إستخدام تكنولوجيات الفحم النظيفة وحسب وكالة الطاقة الدولية أن تراجع إنتاج كل من الطاقة النووية والكهرومائية أسهم في دعم التحول إلى توليد الكهرباء بالفحم، ليسجل رقمًا قياسيًا جديدًا بلغ 10.440 ألف تيراواط/ساعة، أي ما يمثّل 36% من إجمالي الكهرباء المولّدة خلال العام الماضي 2023، ومن المتوقع أن يستمر في المساهمة بحصة إستراتيجية على مدى العقود الثلاثة المقبلة. 
ويعتبر الفحم هو ثاني أهم مصدر للطاقة ، حيث يغطي 21 ٪ من استهلاك الطاقة الأولية العالمية. وتعتبر الصين هي أكبر منتج للفحم علي مستوي العالم بحوالي 4631 مليون طن، يليها الهند بمعدل 989 مليون طن ،ثم أندونسيا بمعدل 695 مليون طن ، وتأتى الولايات المتحدة الأمريكية فى المرتبة الرابعة بحوالي 519 مليون طن طبقا لمعدلات الأنتاج والمستهدف في عام 2023 .
يتصف الفَحم الحجري بكونه حجرًا مترسبًا أسود اللون أو بنيًا شبيهًا بالأسود. ويُحرَق الفَحم الحجري كوقود، يتكون الفحم الحجري أساسًا من الكربون والهيدروجين الغني بالطاقة التي تُطلَق عند الاحتراق.
يُعتبَر الفحم الحجري المصدر الأكثر شيوعًا لإنتاج الكهرباء في العالم، كما أنه الوقود الأحفوري الأكثر انتشارًا في الولايات المتحدة الأمريكية.
كيف يتكون الفحم الحجري؟
يتكون الوقود الأحفوري من بقايا كائنات حية قديمة. يُعتبَر الفحم الحجري موردًا غير متجدد، إذ يستغرق تكونه ملايين السنين، وهو موجود بكميات محدودة ، و بدأت ظروف تكون الفحم الحجري قبل 300 مليون سنة خلال العصر الكربوني. خلال هذه الفترة من الزمن كانت الأرض مغطاة ببحار شاسعة وغابات كثيفة، وفاضت البحار أحيانًا على الغابات ما أبقى النباتات حبيسة في عمق الأراضي المستنقعية. مع مرور الزمن دُفنَت وضغطت النباتات والطحالب تحت أوزان الوحل والغطاء النباتي.
كلما انخفضت بقايا النباتات نحو الأسفل تحت سطح الأرض واجهت درجات حرارة مرتفعة وضغطًا شديدًا. لعب الوحل والماء الحامض دور الطبقة الحامية لبقايا النباتات من الاحتكاك مع الأكسجين، ما سمح بعملية تحلل بطيئة جدًا تحافظ على كربون النباتات (مصدر طاقة).
يوجد الفَحم الحجري في مجموعات تسمى أسرة الفَحم الحجري. قد يبلغ سمك تشكيلات الفَحم الحجري 30 مترًا، وقد تمتد لأكثر من 1500 كيلومتر. يوجد الفَحم الحجري في جميع القارات، وتوجد أكبر احتياطات الفَحم الحجري في الولايات المتحدة الأمريكية، وروسيا، والصين، وأستراليا، والهند.
أنواع الفحم الحجري
يختلف الَفحم الحجري عن الأحجار المعدنية التي تتكون من مواد غير عضوية، إذ يتكون الفَحم الحجري من مواد نباتية لينة، ويخضع لتغيرات عديدة حتى يصبح بالهيئة المعروفة، السوداء والامعة والمستعملة كوقود. يخضع الَفحم الحجري لمراحل عديدة من عملية التفحيم، على مدى ملايين السنين، لذلك يمكن أن نجده في مراحل مختلفة من تكونه، في أماكن مختلفة في العالم تصنف أنواع الفحم الحجري حسب درجة تغيره على مدى الأزمنة.

فحم ليغنيت: أدنى أنواع الفحم الحجري من حيث الكربنة
يُصنَف فحم ليغنيت بأدنى درجات أنواع الفحم الحجري، إذ يُشكل الكربون 25٪ من محتوى فحم ليغنيت، يبلغ عمر هذا النوع من الفحم نحو 250 مليون سنة. يتميز فحم ليغنيت بكونه حجرًا بنيًا متفتتًا ويسمى بالفحم البني. يمكن للفحم البني أن يحافظ على الرطوبة أكثر من أي نوع آخر من الفحم، مما يجعل عملية التنقيب عنه مكلفة وخطيرة،  بالإضافة إلى صعوبة تخزينه ونقله، قد يحترق بطريقة عرضية فيطلق غازات غنية بالكربون ، وعادة ما يستعمل الفحم البني في أماكن قريبة جدًا من أمكنة التنقيب عنه. يُستعمل فحم ليغنيت بهدف توليد الكهرباء عند احتراقه، يساهم هذا الفحم بتوليد نحو 25٪ – 50٪ من الكهرباء المولدة عن طريق الفحم في اليونان وألمانيا.
الفحم تحت البتيوميني:
يبلغ عمر الفحم تحت البتيوميني نحو 100 مليون سنة، يحتوي هذا النوع من الفحم على كميات أكبر من الكربون مقارنة بفحم الليغنيت، إذ يشكل الكربون بين 35٪ و45٪ من مكوناته. ويمكن اعتبار الفحم تحت البتيوميني فحمًا بنيًا أيضًا، ويستعمل عادة كوقود لتوليد الكهرباء.
الفحم البتيوميني:
يتكون الفحم البتيوميني تحت ضغط أشد وفي درجات حرارة أكثر ارتفاعًا ويبلغ من العمر بين 100 مليون سنة و300 مليون سنة.
 يعود أصل تسميته إلى كلمة بتيومين أي المادة اللزجة شبيهة الزفت الموجودة في المواد البترولية، يحتوي الفحم الحجري البتيوميني على 45%- 86٪ من الكربون مما يجعله من أنواع الفحم المتوسطة. ويحتوي الفحم البتيوميني بشكل خاص على أشرطة أو خطوط بدرجة لزوجة مختلفة تشير إلى طبقات النباتات التي ضُغِطَت لتُكون هذا الفحم و يمثل استهلاك الفحم البتيوميني نصف مجموع استهلاك الفحم في الولايات المتحدة الأمريكية.
فحم الإنتراسيت: أفضل أنواع الفحم الحجري المتاحة
يُعتبَر فحم الإنتراسيت أفضل أنواع الفحم وأعلاها درجة. يتكون من 97٪ من الكربون، لذلك فهو الأكثر احتواء على الطاقة مقارنة بأنواع الفحم الأخرى. يتميز فحم الإنتراسيت أيضًا بلمعانه، وبكونه أكثر صلابة وكثافة من أنواع الفحم الأخرى. أُفرغ الإنتراسيت من الماء وثاني أكسيد الكربون خلال تكونه، وهو لا يحتوي على أجزاء لينة أو ليفية والتي نجدها في الفحم البتيوميني وفحم الليغنيت
تتميز عملية احتراق الانتراسيت بكونها نظيفة ولا تطلق الكثير من سخام الدخان ما يجعله من أجود أنواع الفحم وأغلاها سعرًا. يستعمل الإنتراسيت غالبًا في الأفران والمواقد، وفي أنظمة تنقية الماء لاحتوائه مسامات أدق من تلك الموجودة في الرمل، ما يضمن حصولنا على ماء أكثر أمانًا للشرب والنظافة.
الغرافيت
الغرافيت هو متآصل كربوني، أي أنه يتكون من ذرات الكربون فقط، وهو يُعتبَر آخر مراحل عملية الكربنة. يُعد الغرافيت ناقلًا جيدًا للكهرباء، ويستعمل بكثرة في بطاريات الليثيوم، ويمكنه مقاومة درجات حرارة مرتفعة للغاية، تصل إلى 3000 درجة مئوية.
يُستخدَم الغرافيت في منتجات كالأبواب المضادة للحرائق، وأجزاء الصواريخ، كمقدمات الصواريخ. والاستعمال الأكثر شيوعًا للغرافيت هو استخدامه في أقلام الرصاص. تُعتبَر الصين والهند والبرازيل الدول الأكثر إنتاجًا للغرافيت.
وللحوار بقية الى اللقاء فى المقال القادم لنتحدث عن تاريخ استكشاف الفحم وطرق التنقيب عنه واستعمالاته ومعدلات الأنتاج والأحتياطيات على مستوى العالم  ...