فالمطارات تمثل بعض أكثر المرافق كثافة للطاقة في العالم الحديث، وتعمل على مدار الساعة لدعم الربط العالمي، والكهرباء اللازمة لإضاءة محطات توليد الطاقة، ونظم معالجة الأمتعة، ومعدات مراقبة الحركة الجوية، ومركبات الدعم الأرضية هائلة، ومن الناحية التاريخية، فإن هذه الطاقة قد تُتغلّب حصراً على مصادر شبكات الوقود الأحفوري، ومع ذلك، فإن الضغوط التي تُفرض على كل قطاع من القطاعات، تبرز المطارات كحواجز أمام القدرة على التكيف مع الطاقة.

لماذا يجب أن تنتقل المطارات إلى الطاقة المتجددة

وتستأثر صناعة الطيران بما يقرب من 2 إلى 3 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وفي حين أن دفع الطائرات كثيرا ما يلقي الضوء على الطائرات، فإن العمليات الأرضية تسهم إسهاما كبيرا، فالمطارات هي مستهلك صناعي رئيسي للكهرباء، ومصدر تلك الكهرباء يؤثر مباشرة على أدائها البيئي، وفيما عدا حالة المناخ، هناك أسباب اقتصادية وتشغيلية قاهرة لتجديدها.

أولاً، إن تكاليف توليد الطاقة المتجددة قد انخفضت خلال العقد الماضي، أما الطاقة الكهربائية الشمسية والرياح البرية فهي الآن أرخص مصادر الكهرباء الجديدة في مناطق كثيرة، ومن خلال توليد الطاقة الذاتية، يمكن للمطارات أن تتجنب تقلب أسعار الوقود الأحفوري وتخفض نفقات التشغيل الطويلة الأجل، وثانياً، إن إدماج مصادر الطاقة المتجددة في الموقع يخلق درجة من الاستقلالية في الطاقة، ومع تخزين البطاريات، يمكن للمطارات أن تحافظ على وظائف حيوية أثناء استمرارية في شبكات الكهرباء.

مصادر الطاقة المتجددة المناسبة للمطارات

ولا يعمل كل مصدر للطاقة المتجددة في كل مطار، ولكن العديد من التكنولوجيات أثبتت فعاليتها في بيئات المطارات، ويتوقف الاختيار على الجغرافيا والمناخ والأراضي المتاحة والقيود التنظيمية.

الطاقة الشمسية

فالأسطح الكبيرة والمسطحة على المحطات والثكنات توفر أسطح مثالية للوحات الفولطية، ويمكن تركيب صفائف ثابتة في المناطق العازلة، على طول الممرات، أو على الأراضي غير المتطورة داخل محيط المطار، كما أن الموانئ الشمسية على أماكن الوقوف تخدم الغرض المزدوج المتمثل في توليد الكهرباء والمركبات ذات الترميز، وهي 33 مزرعة متاخمة للطاقة الشمسية.

وتولد المطارات في المناطق المشمسة - من الشرق الأوسط إلى الجنوب الغربي الأمريكي - جزءا كبيرا من احتياجاتها من الطاقة النهارية من الطاقة الشمسية، وعلى سبيل المثال، يعمل مطار سان دييغو الدولي منشأة شمسية تبلغ مساحتها 5.3 ميغاواط، تستهلك ما يقرب من 15 في المائة من استهلاكها السنوي من الكهرباء، ويتسارع الاتجاه مع استمرار انخفاض تكاليف الأفرقة، وتزداد تكلفة نظم تخزين الطاقة.

طاقة الرياح

ويمكن أن تكون التوربينات الفائزة مكملة ممتازة للشمس، وخاصة في المطارات الواقعة في المناطق الساحلية أو السهول العاتية، ويمكن أن تُوضع في موقع من الطوابق الصغيرة والمتوسطة الحجم على ممتلكات المطارات، التي تكون عادة بعيدة عن المجرىات والمباني الطرفية لتقليل الاضطراب والضوضاء إلى أدنى حد، ويتمثل التحدي الرئيسي في ضمان عدم تدخل ارتفاع التربين والتنسيب في الرادار أو مسارات الطائرة أو مع وسائل الملاحة الجوية.

الطاقة الحرارية الأرضية

وتستفيد النظم الحرارية الأرضية من الحرارة الثابتة في سطح الأرض لتوفير التدفئة والتبريد على نحو يتسم بالكفاءة العالية، وبالنسبة للمطارات، يمكن للمضخات الحرارية الأرضية أن تحل محل النظم التقليدية للبيوت ذات الحوافظ الحرارية العالية، مما يقلل كثيرا من الطلب على الكهرباء في مجال مراقبة المناخ، ويمكن تركيب فراغات من المضخات الحرارية الأرضية في المناطق الكبيرة من الأراضي أو في المناطق التي توجد فيها حفريات، وفي حين لا تولد الطاقة الكهربائية مباشرة (لا توجد موارد حرارية كبيرة).

الخيارات الناشئة: الهيدروجين والكتلة الأحيائية

وتكتسب الهيدروجينات المنتجة من الطاقة المتجددة (الهدروجين الأخضر) محركات كوقود في المستقبل لمعدات الدعم الأرضي وكموعد لتخزين الطاقة، بينما تقوم مطارات مثل هامبورغ وشيفول بتجريب محطات توليد الوقود الهيدروجينية والنظر في استخدام خلايا الوقود الهيدروجينية لتوليد الطاقة الاحتياطية، بينما تحرق الكتلة الأحيائية - مثل رقائق الخشب أو النفايات الزراعية - أو تولد الكهرباء أو الحرارة.

التحديات الرئيسية في مجال التكامل

إن انتقال شبكة الطاقة في المطار إلى التغلغل العالي في مصادر الطاقة المتجددة أمر غير بسيط، ويجب التصدي للعديد من الحواجز التقنية والمالية والتنظيمية.

التدخُّل والتخزين

فالشمس لا تشرق في الليل، ولا تهب الرياح عند الطلب، فالمطارات تتطلب إمدادات مستمرة وموثوقة من الطاقة لضمان السلامة والعمليات، وبدون مصارف بطارية ذات طاقة ثابتة أو تكنولوجيات ناشئة مثل بطاريات التدفق - التوليد العالي يمكن أن تؤدي إلى تواتر عدم الاستقرار وتقلبات الفولطية.

إمكانية المطابقة بين الهياكل الأساسية

وقد صممت نظم التوزيع الكهربائي الموجودة في المطارات من أجل تدفق الطاقة غير المباشرة من المرافق العامة، ويتطلب تكامل الجيل الموزع رفع مستوى المتحولين والمحولين ونظم المراقبة، كما يجب على المطارات أن تضمن أن تكون نوعية الطاقة مستوفية للمعايير الصارمة للمعدات الحساسة مثل الرادار والاتصالات والإضاءة في المطارات، كما أن توليد الكهرباء في الموقع لا يزال يتحكم في المطار خلال عمليات نقل متطورة للشبكة، كما أن الكثير من المتحكم في المطارات الصغرى.

Constraints Space

فالمزارع الشمسية تتطلب مساحات كبيرة من الأراضي، التي كثيرا ما تكون في أقساط في المطارات المشغولة، وفي حين تستخدم منشآت أسطح السفن والموانئ الهياكل القائمة، فإنها قد لا توفر القدرة الكافية لتلبية الطلب الكلي، ويمكن استخدام مناطق الخضر والأرض المحتفظ بها للتوسع في المستقبل، ولكن هذه المناطق قد تكون لها قيود بيئية أو أمنية، وتحتاج الأربينات الفائزة إلى مناطق كبيرة للتخليص من أجل السلامة والضوضاء، مما يزيد من خيارات الجلوس.

العقبات التنظيمية والمالية

وتخضع المطارات لأنظمة عديدة على المستويات المحلية والولايات والاتحادية والدولية، وتحتاج سلطات الطيران، مثل وكالة الطيران الاتحادية في الولايات المتحدة، إلى دراسات دقيقة لأي هيكل يمكن أن يؤثر على الملاحة الجوية، ويمكن أن تكون عمليات الحد من المنشآت المتجددة طويلة ومكلفة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الاستثمار الرأسمالي المباشر في الصفوف الشمسية، أو التربينات الريحية، أو تخزين البطاريات، في حين أن انخفاض تكاليف وحوافز مثل اتفاقات الشراء الضريبي للاستثمارات، يساعد في المطارات.

استراتيجيات للتكامل الناجح

ورغم هذه التحديات، فإن العديد من المطارات تثبت أن ارتفاع التغلغل المتجدد يمكن تحقيقه من خلال مزيج من التكنولوجيا والتخطيط والتعاون.

نظم تخزين الطاقة

وتخزن الطاقة في البطاريات هي حجر الزاوية للتكامل المتجدد الحديث، إذ يمكن للمطارات أن تخلط بين الطاقة الشمسية أو الرياح والتخزين، وأن تسهل تقلبات الإنتاج، وأن تتحول الطاقة إلى فترات الطلب القصوى (تخفيض رسوم الطلب)، وأن توفر الطاقة الاحتياطية، وتسود حاليا نظم الليثيوم، وتخفض التكاليف بنسبة 90 في المائة تقريبا على مدى العقد الماضي، أما بالنسبة للمطارات، فيمكن نشر وحدات البطاريات المتحركة والتنبؤات على النحو الأمثل.

Smart Grid and Microgrid Technologies

:: الانتقال من شبكة توزيع سلبية إلى شبكة صغيرة ذكية ذات اتجاه ثنائي هو متغير للشبكة الذكية، مثل القياس المتقدم، والمجسات في الوقت الحقيقي، والمفاتيح الآلية، ونظم إدارة موارد الطاقة التي يمكن استخدامها في التحكم بنشاط في توليد الطاقة وتخزينها وتحميلها، ويمكن أن يعمل المايكريدج على شبكة الكهرباء الرئيسية أو " الأرض " نفسها.

إدارة جانب الطلب

كما أن تخفيض استهلاك الطاقة عموماً هو بنفس القدر من الأهمية التي يولدها توليد الطاقة النظيفة، إذ يمكن للمطارات أن تنفذ عمليات رفع مستوى الإضاءة بالأشعة المميتة العالية الكفاءة، ونظم التشغيل الآلي، والحركات المتغيرة السرعة على أحزمة الأمتعة ومروحات التهوية، كما أن تدابير الكفاءة هذه تقلل من الحجم المطلق لشبكة توليد الطاقة المتجددة اللازمة، مما يجعل الانتقال في متناول الجميع، كما أن برامج الاستجابة للطلبات - حيث يوافق المطار على تخفيض حجم الأنشطة التي يمكن أن تولدها.

الشراكات التعاونية

ولا يمكن لأي مطار أن يعالج التكامل المتجدد وحده، وكثيرا ما تنطوي المشاريع الناجحة على شراكات مع شركات المرافق العامة، ومطوري الطاقة، والشركات الهندسية، والبائعين التكنولوجيين، والوكالات الحكومية، وتتيح اتفاقات شراء الطاقة للمطارات استضافة المنشآت الشمسية بتكلفة غير مباشرة، ولا تدفع إلا للكهرباء المتولدة، ويمكن أن تقدم المرافق قروضا صافية أو متجددة للطاقة، تُحسِّن الحالة المالية.

السياسات والحوافز

ومن الأمور الحاسمة الدعوة إلى وضع سياسات داعمة، حيث يعمل العديد من المطارات مع الحكومات المحلية والوطنية لضمان وصول الكيانات العامة إلى حوافز الطاقة المتجددة، ويوفر برنامج " منطقة منخفضة الانبعاثات " التابع للرابطة الطوعية للمطارات، منح للمشاريع المتجددة المؤهلة، بينما يمكن لبرنامج تحسين المطارات أحيانا تمويل عمليات تحديث الطاقة.

أمثلة عالمية حقيقية

وتبين دراسات الحالة الإفرادية التالية اتساع نطاق النُهج التي يجري نشرها على الصعيد العالمي.

مطار سان دييغو الدولي

ومن أوائل المبتنين للطاقة الشمسية الكبيرة، تستضيف الشبكة الآن ٥,٣ ميغاواط من الألواح المكلورة بالفولطام عبر أسطح محطات طرفية وهيكل لوقوف السيارات، وقد أدت إمدادات التركيب إلى نحو ١٥ في المائة من الطلب السنوي على الطاقة في المطار، وتجنب ما يزيد على ٠٠٠ ٥ طن متري من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويا، وفي عام ٢٠٢٢، اضاف المطار نظاما لتخزين البطاريات الطويلة الأجل للكميات الشمسية والتصريف خلال ساعات الذروة، مما أدى إلى انخفاض رسوم النجاح في الأهداف.

مطار كوتشين الدولي (الهند)

وفي عام 2015، أصبح مطار كوتشين الدولي أول مطار للطاقة الشمسية بالكامل في العالم، حيث تولد مزرعة شمسية مؤلفة من 12 ميغاواط توزع على مساحة تزيد على 45 فدانا في أراضي المطارات غير المستخدمة كهرباء أكبر من حجم المرفق الذي يُصدّر إلى الشبكة، وقد مُوّل المشروع من خلال شراكة بين القطاعين العام والخاص وسدد استثماراته في أقل من ست سنوات، وتعمل شركة كوكو الآن بكاملها على الطاقة المتجددة، مما يضع معيارا قويا للمطارات المطارات.

مشاريع أخرى جديرة بالذكر

  • Indiannapolis International Airport (IND):] Claims the largest airport solar farm in the U.S. at 33.6 MW, with construction of an additional 133 MW array underway and the combined system will eventually meet nearly 100% of the airport’s electricity needs.
  • Oslo Airport (OSL): ] Uses geothermal wells for heating and cooling, supplemented by on-site solar panels and biogas from waste. The airport has been recognized as one of the greenest in Europe.
  • Bahrain International Airport:] Operates a 1.8 MW solar installation on its new passenger terminal roof, part of a broader strategy to reduce fossil fuel dependence.

ويتسارع إدماج الطاقة المتجددة في شبكات الطاقة في المطارات، ويعود ذلك إلى التقدم التكنولوجي والضرورات المناخية، وهناك اتجاهات عديدة تتجه إلى إعادة تشكيل المشهد خلال العقد القادم.

]Electric Aircraft Charging:] As electric and hybrid-electric aircraft enter service, airports will need to supply vast amounts of clean electricity for charging, this will require a dramatic scaling of on-site generation and storage, potentially transforming airports into energy hubs that buy and sell electricity. Early pilots, such as those at Toronto’s Button

Hydrogen Ecosystem:] Green hydrogen could become a cornerstone of airport energy systems, used both as a fuel for ground support equipment and aircraft, and as a seasonal energy storage medium. Airports like Rotterdam The Hague Airport are planning hydrogen production facilities powered by offshore wind. The storage density of hydrogen makes it attractive for essential power in place of diesel generated

Zero-Carbon Microgrids:] The ultimate goal is a fully renewable, resilient microgrid that can operate indefinitely independent of the fossil-fuel grid. Advances in long-duration energy storage (e.g., iron-air batteries, thermal storage) and smart controls will make this feasible. Airports may also partner with local facilities to use.

]]Circular Synergies:] Airports will increasingly adopt circular economy principles -using waste-to-energy systems, recycling spent batteries, and integrating electric vehicle weeks with bi-directional charging (V2G). These interconnected strategies further reduce reliance on external energy sources.

إن الرحلة إلى الاندماج الكامل من مصادر الطاقة المتجددة معقدة وتتطلب قدراً كبيراً من رأس المال والتخطيط ومواءمة أصحاب المصلحة، ولكن المكافآت - الانبعاثات المنخفضة، واستقرار الأسعار، واستقلال الطاقة، وتعزيز القدرة على التكيف - كما تبين الدراسات الإفرادية أعلاه، فإن المطارات من جميع الأحجام وفي جميع المناطق تجد مسارات تعمل في ظروفها الفريدة، والرسالة واضحة: بالنسبة لأي مطار يفكّر في مستقبل الطاقة فيه، فإن الوقت اللازم للعمل هو الآن.