Table of Contents
ومع استمرار تزايد الطلب العالمي على الطاقة، فإن التوتر بين بناء محطات توليد الطاقة الجديدة والحفاظ على المناظر الطبيعية يزداد حدة، حيث يحتل كل مرفق جديد أرضا يمكن أن تظل، لولا ذلك، غابات أو مزارع أو موائل أحياء برية، وفي الوقت نفسه، تتطلب الضرورة الملحة لتطهير الكربون نشرا سريعا للهياكل الأساسية للطاقة المتجددة، وكثيرا ما يكون ذلك على نطاق يُحتمل أن يُشتتَخَطَم النظم الإيكولوجية، ويُحدُ من التحديات الناشئة في تصميمات الطاقة إلى أقصى حد في الوقت نفسه من التخبطُ.
التحديات في تصميم محطة الطاقة
وقد كانت محطات الطاقة التقليدية، ولا سيما تلك التي تغذيها الفحم أو الغاز الطبيعي أو الانشطار النووي، تتطلب تاريخيا مساحات واسعة من الأرض لعملياتها، وقد تشغل محطة نموذجية تعمل بالفحم، على سبيل المثال، مئات الفدان للمرفق الرئيسي، وأحواض التبريد، وخزن الرماد، وساحات الفحم، كما أن محطات الغاز الطبيعي أكثر ترابطا، ولكنها لا تزال تحتاج إلى خطوط أنابيب الغاز، ومحطات مجهزة للضغط، وفي كثير من محطات الإنتاج النووي.
فبعد أن تُحدث عملية البناء آثاراً مؤقتة ولكن شديدة: إزالة الغطاء النباتي، وتغيير أنماط الصرف، وتوليد الضوضاء والغبار التي تبعد الحياة البرية، وما أن تُنفذ، فإن العديد من النباتات ما زالت تؤثر على النظم الإيكولوجية المحلية من خلال التلوث الحراري الناجم عن مياه التبريد الجاهزة، والانبعاثات الجوية التي تحمض التربة المجاورة، والضوضاء التي تتداخل مع الاتصالات والهجرة الحيوانية، فإن تفتتفتت لدى النباتات في مواقعها في السابق.
فالمصادر المتجددة للطاقة، وإن كانت أنظف، لا تحصن على التحديات المتصلة بالأراضي، فالمزارع الشمسية تتطلب مناطق شاسعة ومسطحة لصفائف الألواح؛ فالمزارع الريحية تحتاج إلى تباع واسع بين التربينات لتجنب الاضطراب؛ ومستودعات الطاقة الكهرمائية يمكن أن تغرق وديانا شاسعة، بل إن النباتات الحرارية الأرضية التي لها آثار صغيرة نسبيا، يمكن أن تغير الهيدرولوجيا وتدفقات الحرارة السطحية.
كثافة استخدام الأراضي والمبادلات الإيكولوجية
إن كثافة الطاقة - كمية الطاقة التي تولدها منطقة الوحدة - تختلف اختلافا كبيرا بين التكنولوجيات، إذ أن محطات الغاز النووي والطبيعي ذات الدراجة المشتركة لها كثافة عالية في الطاقة، مما يعني أنها تنتج الكثير من الميغاوات لكل هكتار، وأن عمليات إزالة الفولطية والريح الشمسية قد تكون أقل كثافة بكثير، مما يتطلب أرضا أكثر من 10 إلى 100 مرة لنفس الناتج، ومع ذلك فإن الآثار الإيكولوجية لا تقتصر على التركيب المكثف للتركيب:
الاستراتيجيات المتعلقة باستخدام الأراضي الصغيرة
ويتطلب الحد من البصمة الأرضية لمصانع الطاقة مزيجا من التصميم الذكي والهندسة الابتكارية والمجلة الاستراتيجية، كما أن ما يلي هو الاستراتيجيات الرئيسية التي يعتمدها المطورون والمهندسون.
تصميم الاتفاق
ويمكن تصميم محطات الطاقة الحديثة بأعراض أصغر بكثير من خلال تصميمات مناظرة، وهياكل متعددة المراحل، ودمج العمليات الأكثر تشددا، مثل محطات التوربين الغازية ذات الدراجات المشتركة التي تجهز الآن توربين الغاز، ومولدات البخار الحراري، وتركيب نظم التبريد في مجمع واحد مدمج بدلا من نشرها في مبان منفصلة.
التكامل الرأسي
فبينما تكون معظم محطات الطاقة أفقية، فإن بعض التكنولوجيات تُقرض للضرب الرأسي، إذ أن تركيبات الطوابع الضوئية المدمجة في المباني يحوّل أسطحها ومواجهاتها إلى مولدات كهربائية، باستخدام الهياكل القائمة بدلا من الأراضي البكر، ويمكن أن تضع مزارع الرياح البحرية أسساً للاضطرابات في قاع البحار، مما يجعل سطح الماء والمجال الجوي قابلاً للشحن والصيد في موقع ما، ويزيد من الاضطرابات الشمسية.
المشاركة في موقع مع الهياكل الأساسية القائمة
كما أن بناء محطات جديدة للطاقة بالقرب من الطرق القائمة، وخطوط النقل، وخطوط الأنابيب، والمراكز الحضرية يحد من الحاجة إلى طرق جديدة للوصول إلى الشبكة، مما يتسبب في إحداث اضطراب إيكولوجي، كما أن المواقع المشتركة يمكن أن تستفيد من الأراضي المزعجة التي تستخدم بالفعل في الأغراض الصناعية، مثل الألغام السابقة، ومدافن القمامة، أو حقول البني، كما أن إعادة مصادرة هذه المواقع تتجنب تحويل النظم الإيكولوجية البنفسجية، وتستفيد في كثير من التصاريح الموجودة والمواقع المزروعة المفاعلات.
استخدام الأراضي المتدهورة
فالأراضي التي تدهورت بفعل النشاط البشري السابق - الألغام المتروكة والمواقع الصناعية المتروكة والتربة الملوثة - توفر فوائد مزدوجة: فهي تتجنب الضغط على النظم الإيكولوجية الصحية ويمكن أن تحسن في الواقع الأحوال المحلية من خلال إعادة الغطاء النباتي واستقرار التربة، وفي الولايات المتحدة، يقدم برنامج " الطاقة الشمسية على حقول براون " الدعم لعشرات المشاريع التي تحول مواقع الصناديق العليا ومدافن القمامة القديمة إلى منشآت شمسية.
الاعتبارات الإيكولوجية
فالحد من استخدام الأراضي هو نصف المعركة فحسب؛ ويجب أيضا تصميم محطات توليد الطاقة لتلافي الضرر الذي يلحق بالنظم الإيكولوجية المحلية أو التخفيف منه، والاعتبارات التالية أساسية لنهج يراعي الاعتبارات الإيكولوجية.
مصادر الطاقة المتجددة وبصمات الطاقة الإيكولوجية
فالأعمدة، والرياح، والنباتات الحرارية الأرضية، تكون ذات آثار إيكولوجية أصغر من محطات الوقود الأحفوري لأنها لا تنتج انبعاثات الاحتراق، ولا تتطلب استخراج الوقود، وتولد تلوثاً غير ذي شأن للمياه أثناء التشغيل، غير أنها لا تخلو من التأثير، ويمكن للمزارع الشمسية أن تغير الميكروفونات المحلية، وأن تزيد درجات الحرارة السطحية، وأن تدمر الأنواع الصحراوية المكيفة مع الغطاء النباتي.
إن " استراتيجية التنوع البيولوجي لعام ٢٠٣٠ " التي وضعها الاتحاد الأوروبي، و " بيان الأثر البيئي البرنامجي للطاقة الشمسية " الصادر عن مكتب إدارة الأراضي في الولايات المتحدة، مثالان على الأطر التنظيمية التي تتطلب من المطورين تجنب الآثار الإيكولوجية أو تعويضها، ويقوم العديد من المطورين المتجددين الآن بإجراء دراسات استقصائية متعددة السنوات للأحياء البرية قبل أن تكسر الأرض، ويضم بعض التحسينات الموائل مثل المزجات التي تضرب على البذور التي تُستخدم في إطار الألواة الشمسية أو تُقللطخِع على النسي.
إدارة المياه
فالماء هو مورد متوسط وميسور إيكولوجي، إذ أن محطات الطاقة الحرارية التقليدية - سواء كانت أحفورية أو نووية - تسحب كميات هائلة من المياه لأغراض التبريد، وكثيرا ما توزعها في درجات حرارة مرتفعة تلحق الضرر بالحياة المائية، وتخفض أبراج التبريد بالصوت المغلقة استهلاك المياه بنسبة 95 في المائة مقارنة بالنظم التي تمر من حين لآخر، ولكنها لا تزال بحاجة إلى إمدادات مستمرة من المياه الصنعية ويمكن أن تخلق شبكات تطفح المياه بصورة كاملة.
حماية الحياة البرية
ويجب أن يكون تصميم محطات توليد الطاقة هو دورة الحياة الكاملة للحياة البرية المحلية، وخلال البناء، يمكن أن تتفادى أنشطة التوقيت خارج موسم التوليد والتشنج الوفيات المباشرة، وتشمل الضمانات التشغيلية ممرات للأحياء البرية التي تقع تحت أجنحة الألواح الشمسية، وخطوط الطاقة المأمونة، والردع الصوتي للضربات بالقرب من الأربينات الريحية، وفي البيئات البحرية، يمكن تصميم مؤسسات الرياح البحرية على أنها كاميرات مصطنعة.
Environmental Impact Assessments
إن تقييمات الأثر البيئي الوعرة هي العمود الفقري للجلسات المسؤولة بيئياً، حيث أن تقييم الأثر البيئي القوي يقيِّم شروط خط الأساس بالنسبة للتربة والمياه والجوية والنباتات والحيوانات البرية؛ والبناء النموذجي والآثار التشغيلية؛ ويحدد تدابير التخفيف؛ ويكفل الاشتراك العام إدراج المعارف والشواغل المحلية؛ وفي العديد من الولايات القضائية، تكون اتفاقات الاستثمار البيئية لازمة قانوناً قبل إصدار التصاريح، وكثيراً ما تؤدي إلى آثار ضيقة مثل القيود الموسمية.
التكنولوجيات الابتكارية
وهناك عدة تكنولوجيات مهيأة لزيادة الحد من استخدام الأراضي والأثر الإيكولوجي لتوليد الطاقة، وكثيرا ما تجمع هذه الابتكارات بين فوائد متعددة وتنتقل من المشاريع الرائدة إلى النشر التجاري.
المزارع الشمسية المفلورة
2-1 تركيب نظم زراعية متطورة ذات طاقة فولطية في أجسام المياه مثل الخزانات، والبحيرات المحجرة، ومجسات الري، ولا تتطلب إزالة الأرض، وتقليص التبخر بالمياه، ويمكن أن تحسن نوعية المياه بالحد من تغلغل ضوء الشمس ونمو الموائل الطحالية، وتتكون الأفرقة من من من منابر مزدهرة وترسخت في نهاية المطاف إلى محطات إنتاج المياه في البحيرات أو الساحل.
المفاعلات النموذجية الصغيرة
المفاعلات الصغيرة المتحركة هي مفاعلات الانشطار النووي ذات الإنتاج الكهربائي تتراوح عادة بين 10 ميغاواط و300 ميغاواط، ويسمح تصميمها بصنعها، ويقلل من وقت البناء في الموقع، ويحتاج معدل الوفيات في الأراضي إلى أقل من المفاعلات الكبيرة التقليدية، ويضم العديد من التصميمات نظم أمان سلبية تزيل الحاجة إلى مناطق الإجلاء الطارئة الكبيرة.
Enhanced Wind Turbines
وتسمح أبراج التل والسترات الطويلة باستيلاء على البخار، وبسرعة الرياح على ارتفاعات أعلى، وبزيادة عوامل القدرة، وبإيجاد المزيد من الطاقة لكل وحدة من الأراضي، حيث كان أحدث توليد من التوربينات البحرية، حيث يتجاوز عدد الرافعات المزروعة 300 متر، يمكن أن ينتج ما يتراوح بين 15 و 20 ميغاواط لكل توربين، مما يقلل من عدد المؤسسات المطلوبة لكل جزيرة.
النظم الهجينة
ويمكن أن تجمع مصادر متعددة الجيل في موقع واحد - مثل الطاقة الشمسية المزودة بتركيبات الرياح وتخزين البطاريات - الاستخدام الأمثل للأراضي عن طريق تقاسم الربط الشبكي والطرق والهياكل الأساسية للعمليات، كما يمكن للنظم الهجينة أن تسهل الناتج المتغير للمصادر الفردية، وأن تقلل من الحاجة إلى توليد احتياطي من الوقود الأحفوري.
خاتمة
إن تصميم محطات توليد الطاقة للحد الأدنى من استخدام الأراضي والتعطل الإيكولوجي ليس حلا واحدا بل هو عملية مستمرة للابتكار والتخطيط المتأنق، إذ أن مخططات الاتفاق والتكامل الرأسي والاشتراك في المواقع مع الهياكل الأساسية القائمة والاستخدام المتعمد للأراضي المتدهورة يمكن أن تقلل بشكل كبير من البصمة المادية لتوليد الطاقة، وفي الوقت نفسه، يجب أن تُدرج الاعتبارات الإيكولوجية - من إدارة المياه وحماية الحياة البرية إلى تقييمات شاملة للأثر - من المراحل الأولى من تصميم المشاريع.
في نهاية المطاف، تحقيق مستقبل للطاقة المستدامة يتطلب أن نعتبر محطات الطاقة ليست مصانعاً معزولة بل مكونات لظروف أوسع، من خلال إدماج التفكير الإيكولوجي في الهندسة والقرارات المتعلقة بالجلود، يمكننا تلبية طلبات الطاقة المتزايدة دون التضحية بالنظم الطبيعية التي تعتمد عليها الحياة كلها. تحليل وكالة الطاقة الإلكترونية لاستخدام الطاقة المتجددة [FLT: 1]