وقد أصبح تحويل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم إلى طاقة حيوية استراتيجية بارزة للدول التي تسعى إلى إزالة الكربون من توليدها من الكهرباء مع الحفاظ على الهياكل الأساسية القائمة للجيل، وهذا النهج يحفز على دورات الطاقة الحرارية المألوفة في محطات الفحم، ويحل محل الوقود الأحفوري بالمواد العضوية مثل طيور الخشب، والمخلفات الزراعية، أو محاصيل الطاقة التي تزرع لأغراض معينة، وهذا المفهوم ليس مستثمرين جدداً في القوة السوقية الواعدة.

The Global Context of Coal-to-Biomass Conversion

ويظل الفحم واحداً من أكبر مصادر الكهرباء على الصعيد العالمي، ولكن الضغط المتزايد لتلبية أهداف المناخ أجبر العديد من البلدان على التخلص التدريجي من الفحم أو التماس أنواع الوقود البديلة، ويتيح تحويل الكتلة الأحيائية أرضاً متوسطة: فهو يتيح لمصانع الفحم الحالية مواصلة العمل، ولكن مع انخفاض كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ووفقاً لما ذكرته الوكالة الدولية للطاقة ()

أما البلدان التي لديها أهداف طموحة في مجال إزالة الكربون - مثل المملكة المتحدة واليابان وكوريا الجنوبية - فقد عملت بنشاط على تعزيز الكتلة الأحيائية أو التحويل الكامل، وفي الاتحاد الأوروبي، يحدد توجيه الطاقة المتجددة معايير الاستدامة للكتلة الأحيائية، ويشترط ألا تأتي المواد الوسيطة من الأراضي ذات القيمة العالية للتنوع البيولوجي وأن تتجاوز وفورات غازات الدفيئة 70 في المائة مقارنة بالبديل البديل للوقود الأحفوري، ويخلق هذا المشهد السياسي فرصاً وتحديات للامتثال لمشغلي.

فرص تحويل محطات توليد الطاقة الفحمية إلى الكتلة الأحيائية

تخفيض انبعاثات غازات الدفيئة

أما أكثر العوامل إلحاحا لتحويل الكتلة الحيوية فيمكن أن تؤدي إلى تخفيضات عميقة في صافي انبعاثات غازات الدفيئة، وتظهر تحليلات دورة الحياة أن استبدال الفحم بالكتلة الأحيائية المصدرة بصورة مستدامة يمكن أن يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 80 في المائة إلى 90 في المائة عندما يُحاسب عن عزل الكربون أثناء نمو المواد الوسيطة، وخلافاً لما هو عليه الحال بالنسبة للشمس أو الرياح، فإن الكتلة الأحيائية توفر الطاقة الكهربائية القابلة للإرسال يمكن أن تولد الكهرباء عند الطلب، مما يجعلها أداة قيمة لاستقرار في الوقت الذي تتحول فيه الطاقة الكهربائية، بينما تكون فيه الطاقة الكهربائية متوافر الطاقة الشمسية، كمادة الطاقة الشمسية، كما هي متجددة، كما هي متجددة.

استخدام الموارد الزراعية والغاباتية

ويمكن لتحويل الكتلة الأحيائية أن يحول المواد المستعملة إلى مورد للطاقة قيم، فالنثر الحراجي، والندوست، ومخلفات المحاصيل مثل رصيف الذرة وقشرة القمح، وحتى النفايات الصلبة البلدية يمكن معالجتها إلى وقود، مما يقلل من التخلص من مدافن القمامة ومن العبء البيئي للحرق المفتوح، وفي المناطق الريفية، يؤدي إنشاء سلسلة إمداد الكتلة الأحيائية إلى خلق فرص عمل في مجالات جمع وتجهيز ونقل ولوجستيات.

صيانة الهياكل الأساسية القائمة

فبناء مصنع جديد للطاقة - فحم أو غاز أو بلايين الدولارات من الدولارات من أجل الحصول على ترخيص وتشييد، مما يتطلب تحويل مصنع الفحم الحالي إلى الكتلة الحيوية إلى نفقات رأسمالية أقل بكثير، ولا تزال عناصر كثيرة هي: الأسطول البخاري، والمولدات الكهربائية، والربط بين النقل، ونظام التبريد، ومظروف البناء الرئيسية، مما يتيح إمكانية الحصول على أموال أكثر من مجرد وقت آخر.

المساهمة في أمن الطاقة والقدرة على مواجهة الظلم

فالكتلة الأحيائية قابلة للتخزين والنقل، خلافا للطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ويمكن للمصنع المحوّل أن يبني قوائم جرد للوقود خلال فترات منخفضة الطلب وأن يدار بكامل طاقته عند الحاجة، وهذه المرونة قيمة بصفة خاصة في المناطق التي يبلغ فيها الطلب على الكهرباء ذروته في الشتاء (عندما يكون الناتج الشمسي منخفضا) أو في الصيف عندما يقلل الجفاف من توافر الطاقة الكهرمائية، ومن خلال الحفاظ على مواقع محطات الفحم كوحدات توليد تشغيلية، يحافظ مشغون الشبكة على قدرات أساسية في مجال تنظيم العزلة.

التحديات التي تواجه تحويل محطات توليد الطاقة الفحمية إلى الكتلة الأحيائية

الاختلافات الأساسية في امتيازات الوقود

وتختلف الكتلة الأحيائية اختلافاً ملحوظاً عن الفحم في الخصائص المادية والكيميائية، إذ توجد كثافة طاقة أعلى في الفحم (من 24 إلى 30 ميغاغرام/كغ مقابل الفحم المرن) مقارنة مع كبريتات الخشب (16 إلى 19 ميغاغرام/كغ) أو المخلفات الزراعية (12 إلى 16 ميغاغرام/كغ) مما يعني أن النباتات يجب أن تحرق المزيد من الكتلة الحيوية لإنتاج نفس كمية الكهرباء من أنواع الوقود.

القضايا ذات الصلة بالآش والانبعاثات من الملوثات

ويتفاوت تكوين الكتلة الأحيائية تفاوتاً كبيراً، ففي حين أن رماد الفحم غني في السليكا والألومينا، فإن رماد الكتلة الأحيائية يحتوي على مستويات عالية من المعادن الكبليية (البوتاسيوم، الصوديوم) والكلور، وهي عوامل تسبب في حدوث تضخم حاد في الأمتعة، وتفشي في المغليات، كما أن رماد الباتاسيوم يُحدث ازديجة في تركيبات منخفضة الصهر

تعقيد سلسلة الإمدادات والاستدامة

ومن شأن تأمين المواد الوسيطة للكتلة الأحيائية الموثوقة والمستدامة والفعالة من حيث التكلفة أن يكون أكبر تحد، وخلافاً للفحم الذي يمكن شحنه عالمياً من الألغام الكبيرة، فإن الكتلة الأحيائية تتراكم وتكلفة لنقل مسافات طويلة، وتصل كثافة الطاقة في مصانع الخشب إلى ثلث حجم الفحم، وبالتالي يجب أن تكون مسافات الشحن البحري على الوجه الأمثل.

الصلاحية الاقتصادية وتبعية السياسات

وحتى مع الهياكل الأساسية القائمة، فإن الكهرباء من الكتلة الأحيائية تكون عموما أكثر تكلفة من الكهرباء من الفحم أو الغاز الطبيعي، ولا سيما في المناطق التي لا يكلف فيها الوقود الأحفوري، ويمكن أن تتراوح التكلفة المرتدة من الكهرباء بالنسبة إلى الطاقة الكهربائية الحيوية من 60 إلى 120 دولارا لكل ميغاواط، مقارنة بـ 30 دولارا بالنسبة لمصانع دورة الوقود الطبيعي المشتركة، وبدون إعانات حكومية، أو شهادات الطاقة المتجددة، أو أسعار الكربون، فإن معظم مشاريع التحويل الضريبي في المملكة المتحدة.

الاحتياجات التقنية لإعادة التأقلم

وبالإضافة إلى ذلك، فإن إعادة تجهيز مغلي الفحم لحرق 100 في المائة من الكتلة الحيوية ليس مشروعا ثلاثيا، إذ يجب أن تحل العديد من النباتات المصممة للفحم المكشوف محل أو تعدل بشكل كبير نظام المحروقات لمعالجة الجسيمات الكبيرة ذات الحجم البيولوجي الأقل جشعا، كما أن مطاحن الوقود تحتاج إلى مطاحن مختلفة من مصانع التنظيف من تكنولوجيا الرعي بدلا من الطاحن البالي - ونظام نقل الكتلة الفوقية يجب أن يعادم

دراسات الحالة والخبرة الحقيقية في العالم

محطة دراكس للطاقة (المملكة المتحدة)

ويوضح الدريكس أن أكبر مثال على تحويل الفحم إلى البيوماس على نطاق واسع، وقد حوّل دراكس، في الأصل، أربعة وحدات من 660 ميغاواط لتشغيلها على شتلات الخشب المكبوتة، واستثمرت الشركة أكثر من 700 مليون جنيه استرليني في التحويل، بما في ذلك مطاحن الفحم المخصصة ومرفق ميناء.

التجارب الدولية: اليابان وكوريا الجنوبية

وقد تحولت اليابان وكوريا الجنوبية إلى تحويل الكتلة الحيوية كوسيلة لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة في الوقت الذي تدير فيه عمليات التخلص التدريجي من الطاقة النووية، كما حولت المرافق اليابانية عدة محطات للفحم إلى مجموعات خشبية مشتركة (تراوح بين 10 و30 في المائة من مدخلات الطاقة) كخطوة أكثر تكلفة من التحويل الكامل، كما أن نظام التعريفات الجمركية في اليابان يوفر علاوة على كهرباء الكتلة الأحيائية، ولكن البلد يعتمد اعتمادا كبيرا على بياض الخشب المستحضرات من جنوب شرق آسيا.

الاعتبارات البيئية وناقشة محايدة الكربون

وفي حين أن تحويل الكتلة الأحيائية كثيرا ما يتم تعزيزه على أنه محايد الكربون، فإن هذه المطالبة موضع خلاف، إذ أن فترة انتعاش الكربون - التي تستغرقها زيادة جديدة في الغابات لإعادة تخزين ثاني أكسيد الكربون المستخرج من الحرق - يمكن أن تكون عقوداً من أجل الأشجار البطيئة النمو، وإذا كانت الكتلة الأحيائية مصدرها الأشجار الكاملة وليس بقاياها، فإن الأثر الفوري قد يكون زيادة صافية في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنة بتركها الإضافية.

التوقعات المستقبلية والابتكارات التكنولوجية

أما مستقبل تحويل الفحم إلى البيوميسات فيمكن أن تتشكل من خلال التكنولوجيات الناشئة، أما عملية التقلب - وهي عملية تسخن الكتلة الأحيائية في غياب إنتاج الأكسجين، فتنتج وقوداً شبيهاً بالفحم مع ارتفاع كثافة الطاقة، وتحسين القدرة على الصمود، وتخفض قضايا المناولة، وتشغل الآن محطات التخريب المتقدمة في أوروبا وأمريكا الشمالية، وإن كانت التكاليف لا تزال مرتفعة.

ومع تزايد تحول محطات توليد الطاقة بالفحم إلى أصول متداخلة، فإن تحويلها إلى الكتلة الحيوية يوفر وسيلة لتطهيرها مع الحفاظ على توليد حمولة أساسية، ولكن الطريق ليس سهلا: فهو يتطلب تخطيطا دقيقا، واستثمارا كبيرا، ودعما قويا في مجال السياسات، ومع استمرار الابتكار وزيادة الوعي بمتطلبات الاستدامة، يمكن أن يكون تحويل الكتلة الحيوية أداة انتقالية توفر تخفيضات فورية في الانبعاثات بينما تتطور التكنولوجيات المتجددة الأطول أجلا مثل الطاقة الشمسية والريحية والتخزين.

خاتمة

إن تحويل محطات توليد الطاقة بالفحم إلى الكتلة الحيوية يتيح فرصة ملحة لخفض انبعاثات غازات الدفيئة، وإعادة استخدام الأصول الموجودة، ودعم الاقتصادات الريفية، غير أنه ليس رصاصة فضية، فالتحديات التقنية المتصلة بمناولة الوقود، وسلوك الرماد، وتآكل الغلايات تتطلب رأسمالاً وخبرة كبيرة، وتتوقف القدرة الاقتصادية على توفير حوافز السياسات وسلاسل الإمداد بالكتلة الأحيائية المستقرة، وتتطلب السلامة البيئية إصدار شهادات قوية للاستدامة وتفضيل لظروف التحويلية على الأشجار بأكملها.