هندسة الطاقة

هندسة الطاقة أو هندسة أنظمة الطاقة هو فرع من فروع الهندسة يتعامل مع كفاءة الطاقة، خدمات الطاقة، إدارة المرافق ومنشآت الطاقة كالمصانع ومحطات الطاقة وتكنولوجيا الطاقة البديلة.[1]

مجمـِّعات للطاقة الشمسية في هيئة مرآة بارابولية تجمع الضوء في بؤرة لتسخين مادّة مراوجة لاِكتساب طاقة كهربائية من دفئها
مجمـِّعات للطاقة الشمسية لامركزية تجمع الطاقة لتحويلها إلى كهرباء مباشرةً
توربينات الهواء تحويل طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية
تركيب مجمـِّعات للطاقة الشمسية على سطح منزلٍ
مفاعل نووي
خطوط عُلوية لإنفاذ الطاقة بجهد ٍ عالي

يعتبر هذا الفرع من أحدث فروع الهندسة فمثلها مثل الهندسة المدنية، الهندسة المعمارية، الهندسة الكهربائية والميكانيكية. يعتمد هذا الفرع على دمج علوم الفيزياء، الرياضيات، الكيمياء، الإقتصاد وعلوم البيئة. يوظف مهندسين الطاقة خبراتهم لزيادة كفاءة الأنظمة تطوير مصادر الطاقة المتجددة على الرغم أن مهمتهم الرئيسية هي إيجاد أكثر الطرق كفاءة والأكثر مناسبة لإتمام المهام وتطوير النظام. هذا يعني توفير إضاءة أفضل، عزل أفضل، حرارة وتبريد أفضل، على الرغم من إن اهتمام مهندسي الطاقة ينص على الحصول على الطاقة واستخدامها في أكثر الطرق نظيفة للبيئة كتوليد الطاقة بإستخدام الطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية والمواد العضوية إلا أنها لا تعتمد على الطرق النظيفة فقط فتولدها أيضا عن طريق المواد البترولية والغاز الطبيعي.[1][2]

الغرضعدل

تهدف هندسة الطاقة إلى تقليل المفاقيد ومحاولة الوصول للإستخدام الأمثل للطاقة مما يؤدي إلى زيادة كفاءة الأنظمة. غالبا ما يتم تطبيق التقنيات في تصميم المباني، حيث يتم التعامل مع معدات التدفئة والتهوية والتبريد، التكيفات، الإضاءة والأحمال. ينظر أيضا إلى هندسة الطاقة باعتبارها خطوة كبيرة لتخفيض نسب الكربون في الجو وحيث أن المنازل والمباني تستهلك أكثر من 40% من طاقة الولايات المتحدة، فإن خدمات مهندسي الطاقة مطلوبة.[3]

التاريخعدل

يمكن ربط تطور البشر مع تطور الطاقة. فقديما استخدم الإنسان البدائي النار والآن نستخدم الطاقة النووية، لذلك لا يعد البحث عن مصدر جديد للطاقة تفاديا للأزمات أمرا جديدا. أحس العالم بمدى أهمية إيجاد مصدرا جديدا بعد أزمة النفط عام 1973 وأزمة الطاقة في عام 1979. في سبعينيات القرن الماضي، أصدرت حكومة الولايات المتحدة عده قوانين لزيادة كفاءة الطاقة مثل القانون العام للولايات المتحدة 94-413، برنامج الحوافز الفيدرالية للسيارات النظيفة.[4]

هندسة الطاقةعدل

لا تعتبر هندسة الطاقة علما جديدا، فما هي إلا تطبيق لنظريات الفيزياء والرياضيات على عمليات نقل الطاقة داخل الأنظمة.

الريادة في تصميمات الطاقة والبيئةعدل

الريادة في تصميمات الطاقة والبيئة (LEED)، برنامج تم إنشاؤه من قبل المجلس الأمريكي للأبنية الخضراء (USGBC) في مارس 2000، يهدف إلى تشجيع تشييد المباني الخضراء (المحافظة على البيئة) وضمان فعالية مرافقها.

في عام 2012، طلب مجلس المباني الخضراء في الولايات المتحدة من شركة بووز ألان هاملتون "Booz Allen Hamilton" إجراء دراسة حول فاعلية هذا البرنامج. أكدت الدراسة أن المباني الخضراء توفر كميات هائلة من الطاقة، فعلى سبيل المثال، وفرت هذه المباني في الفترة ما بين عام 2000 وعام 2008 طاقة تبلغ تكلفة توليدها ما يقرب من 1.3 مليار دولار، في حين أن تكلفة إنشاء هذه المباني هي 281 مليون دولار فقط. أكدت الدراسة أيضا أن هذه المباني توفر ما يقرب من 2.4 مليون وظيفة عمل.[5]

كفاءة الطاقةعدل

يمكن تعريف كفاءة الطاقة بطريقتين،[6] الأولى هي أن المزيد من العمل يتم بنفس كمية الطاقة المستخدمة، والثانية هي أن نفس العمل يتم بإستخدام طاقة أقل في النظام. قدمت هندسة الطاقة مبادئ لتحقيق هاذين المعنيين من أهمها "تقليل، إعادة استخدام وإعادة تدوير" المواد المستخدمة في حياتنا اليومية.

ساعد التقدم التكنولوجي في استخدام النفايات، فظهرت مرافق تحويل النفايات إلى طاقة.[7] تهدف هذه التكنولوجيا إلى تحويل النفايات الصلبة من خلال عملية التغويز أو الانحلال الحراري إلى وقود سائل قابل للاحتراق.[8][9] في عام 2010، أعلنت وكالة حماية البيئة أن الولايات المتحدة قد أنتجت 250 مليون طن من النفايات البلدية، تم رمي 54% في مكبات النفايات،[10] إعادة تدوير 33% منها، بينما تم نقل 13% إلى محطات الطاقة.[11]

في الآونة الأخيرة، اتجهت البلدان الأوروبية الأكثر استخداما للوقود -كالدنمارك، حيث وصل سعر غالون الغاز إلى 10 دولار تقريبا في عام 2010- إلى تطوير منشآت النفايات. في عام 2010، 7% فقط من مخلفات الدنمارك قد تم رميها في مكبات النفايات، 69% تمت إعادة تدويره، 24% تم شحنها إلى محطات الطاقة.[11] لم تكن ألمانيا عن هذا العلم ببعيد، حيث بدأت بالعمل على سياسة تهدف إلى توفير 80% من احتياجات الطاقة الكهربية لعام 2050 من مصادر الطاقة المتجددة.[12][13]

الإحصائياتعدل

يبلغ متوسط الراتب السنوي لمهندسي الطاقة داخل الولايات المتحدة حوالي 64,587 دولار. 83% من مهندسي الطاقة ذكور بينما الإناث 17% فقط.
65% من مهندسي الطاقة لم يتجاوزا خمس سنوات خبره في مهنتهم الأساسية.[14]

منظمات مهنيةعدل

لدى مهندسي الطاقة منظمة مهنية رئيسية واحدة، تدعى جمعية مهندسي الطاقة (AEE) تأسست عام 1977. لدى المنظمة الآن ما يقرب من 16,000 عضو في 89 دولة. المسؤلية الرئيسية للمنظمات هي قيادة برامج إصدار شهادات تعليم الأفراد في جميع أنحاء العالم والتصديق على أنهم مؤهلون لأداء وظيفة مهندس الطاقة.

التعليمعدل

لا يمكن ممارسة المهنة إلا بعد الحصول على درجة البكالريوس. إنضم بعض مهندسي الطاقة إلى هيئة المهندسين "PE". من 16000 مهندس طاقة المسجلين في هيئة مهندسي الطاقة، 58.4% حصلوا على درجات مشابهة من كليات معتمدة. لو كان المهندس غير مسجل في PE سيحتاجوا شهادة إدارة الطاقة CEM أو شهادة CEA. كلا من الشهادتين معترف بهما من هيئة الطاقة في الولايات المتحدة.[15]

إذا أراد طالب أن يصبح مهندس طاقة فلا يحتاج إلى دخول كلية الهندسة، فالعديد من الكليات أقامت أقسام لإدارة الطاقة يمكن لآي طالب الالتحاق بها والحصول على شهادة لممارسة المهنة. واحدة من هذة البرامج هي شهادة IEP PEM التي تقدمها جامعة فرجينيا للتقنية. منذ عام 2009، جامعة الطاقة قدمت محتويات تعليمية لأكثر من 130,000 طالب على مستوى العالم. يوفر البرنامج أكثر من 150 كورس تعليمي.[16]

انظر أيضاًعدل

ملاحظاتعدل

المصادرعدل

  • AGCAS editors (December 2011). "Energy engineer - Job description". Graduate Prospects Ltd. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2016. اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Baake, Rainer; Morgan, Jennifer (May 15, 2013). "U.S. Energy Policy Should Take a Lesson From Germany's Energiewende". بلومبيرغ إل بي. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2017. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Battles, Stephanie J.; Burns, Eugene M. (October 17, 1999). "United States Energy Usage and Efficiency: Measuring Changes Over Time". Energy Information Administration. مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2019. اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • "Energy Engineering". UC Berkeley College of Engineering. جامعة كاليفورنيا. مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2013. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Berman, Brad (June 14, 2011). "History of Hybrid Vehicles". HybridCars.com. مؤرشف من الأصل في 05 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • "What is Energy Engineering?". science-engineering.net. BigChoice Group Ltd. مؤرشف من الأصل في 11 مايو 2019. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Booz Allen Hamilton (January 1, 2012). "Green Jobs Study". المجلس الأمريكي للأبنية الخضراء. مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2016. اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Crawford, Mark (2013). "Turning Trash into Treasure". Mechanical Engineering. الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (May 2013): 42–47. مؤرشف من الأصل في 04 مارس 2016. اطلع عليه بتاريخ 12 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • "Energy Engineer Salary". PayScale. June 12, 2013. مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2019. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • "Energy Engineer - Key Facts & Information". Science Buddies. مؤرشف من الأصل في 14 أبريل 2014. اطلع عليه بتاريخ 11 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Thompson, Derek (May 3, 2011). "Gas Prices Around the World: Cheaper Than Water and $10 a Gallon". ذا أتلانتيك. مؤرشف من الأصل في 05 أغسطس 2019. اطلع عليه بتاريخ 13 يونيو 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  • Oman, Henry (1986): Energy systems engineering handbook. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, ISBN 0-13-277294-9
  • Patchers, Neil (2003): Combined heating, cooling & power handbook: technologies and applications: an integrated approach to energy resource optimization. Fairmont Press, Lilburn, GA, ISBN 0-88173-349-0
  • Kreith, Frank (2008): Energy management and conservation handbook. CRC Press, Boca Raton, FL, ISBN 978-1-420-04429-4
  • Thumann, Albert, Mehta, D. Paul (2008): Handbook of Energy Engineering. 6th edition, Fairmont Press, Lilburn, GA, ISBN 978-1-4200-8768-0

وصلات خارجيةعدل