وتأتي هذه الطاقة من بين أكثر المرافق الصناعية كثافة في الطاقة، حيث تستهلك كميات كبيرة من الحرارة والكهرباء لتجهيز النفط الخام إلى الوقود ومواد التشحيم والمواد الوسيطة البتروكيميائية، وتقتصر هذه الطاقة على حرق الوقود الأحفوري - الغاز الطبيعي والفحم وكوك النفط، وتعيد الآن تشكيل هذه المصادر المرخصة من نوع ما، وتزيد من حدة الانبعاثات، وتزيد من حدة الانبعاثات.

وفي حين أن إدماج مصادر الطاقة المتجددة في المصافي يمثل تحديات هندسية واقتصادية، فإن المعتمدين المبكرين يثبتون أن نموذج الطاقة الهجينة يجمع بين الطاقة التقليدية والطاقة الشمسية والريحية والكتلة الأحيائية والتكنولوجيات الناشئة مثل الهيدروجين الأخضر عملية ومربحة على السواء، وهذه المادة تستكشف الاستراتيجيات والتكنولوجيات وأمثلة العالم الحقيقي والتوقعات المستقبلية لدمج الطاقة المتجددة في عمليات المصفاة، مما يوفر خريطة طريق مفصلة لصناعة ما.

القضية الاستراتيجية للمتجددين في مجال تنقيح

وتمتد حالة الأعمال المتعلقة بإدماج الطاقة المتجددة في المصافي إلى ما يتجاوز الحد من الانبعاثات، وهي تؤثر على القدرة على التكيف التشغيلي، والامتثال التنظيمي، والأداء من القاعدة إلى خط الأساس.

Environmental and Climate Imperatives

وتعزى زيادة قيمة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ذات الصلة بالطاقة العالمية بنسبة تتراوح بين ٤ و٦ في المائة تقريباً، مع وجود مصفاة نموذجية تراوحت بين ٥,١ و٣ ملايين طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً، تبعاً للتعقيد والناتج، وتنجم هذه الانبعاثات عن الاحتراق المباشر للوقود في الأفران والمغليات ووحدات إنتاج الهيدروجين )معد ِّلات الطاقة المتجددة الثابتة التي تبلغ ٠٠٠ ٠٤ طن( وكذلك عن أسعار الكهرباء المشتراة.

وفيما عدا الكربون، تُرشِّد الطاقة المتجددة ملوثات الهواء المحلية مثل سوكس، وNOx، والجسيمات، ويعمل العديد من المصافي بالقرب من المناطق المأهولة بالسكان، مما يجعل تحسين نوعية الهواء عاملاً رئيسياً في الحفاظ على العلاقات المجتمعية والامتثال لمعايير الجودة الوطنية للمحيطات.

ألف - المزايا الاقتصادية وإدارة المخاطر

  • )٣( تكاليف الطاقة الثابتة والمستقرة: ](FLT: )١([ الآن تقدم اتفاقات شراء الطاقة الشمسية والريحية تكاليف كهربائية ذات مستوى عال )LCOE( تكون في كثير من الأحيان قادرة على المنافسة مع الطاقة الكهربائية أو أرخص من الطاقة الكهربائية من الوقود الأحفوري، وعلى سبيل المثال، وقعت مؤخرا برامج الطاقة الشمسية في ساحل الخليج الأمريكي على أساس يتراوح بين ٢٠ و ٣٠ دولارا للدولار الواحد، مقابل ٤٠ دولارا.
  • Operational resilience:] Onsite or near-site renewables reduce dependence on a potentially fragile grid. Combined with bat storage, refineries can maintain critical operations during outages or top —demand periods, avoid costly closures.
  • Access to low —carbon incentives:] Tax credits, grants, and production incentives in jurisdictions like the U.S. (Inflation Reduction Act), Europe (Innovation Fund, state aid), and the Middle East (green financing) can cover 30–50% of upfront renewable project costs, improving returns.
  • Enhanced corporate reputation and market positioning:] Refiners that visibly decarbonize receive preferential treatment from ESG-orientedcused investors, lenders, and clientss. Several major oil companies now link executive compensation to emissions —reduction targets, including renewable energy deployment.

سائقو السياسات التنظيمية

وتعجل السياسات الحكومية بالتحول، إذ تفرض المرحلة الرابعة من نظام الاتحاد الأوروبي لتجارة الانبعاثات قيوداً متصاعدة باستمرار، وستفرض آلية تسوية حدود الكربون قريباً الواردات من الانبعاثات المدمجة، وفي الولايات المتحدة، يدمج الائتمان الضريبي الذي تقدمه الهيئة الحكومية الدولية في دورتها الرابعة والأربعين فيما يتعلق باحتجاز الكربون، و45Y لإنتاج الكهرباء النظيفة في تحفيز الأزواج من مصادر الطاقة المتجددة مع شراء المنتجات الصافية.

التكنولوجيات الجديدة الرئيسية المنشورة في مجال التجديدات

ويمكن أن يستغل المكييف الحديث مصادر متجددة متعددة، تكون كل منها مناسبة لمختلف احتياجات الطاقة - سرعة الحرارة المنخفضة الحرارة، أو الحرارة العالية الحرارة.

Solar Photovoltaic (PV) and Concentrated Solar Power

إن الطاقة الشمسية هي أكثر أنواع المتجددات انتشارا في المصافي اليوم، وتولد صفائف الأرض المجهزة أو السطحية الكهرباء التي يمكن استخدامها في المحركات الكهربائية، والضغط، والإضاءة، والنظم المساعدة، ويقوم العديد من المصافي ببناء مزارع شمسية على أرض مملوكة للشركة ومجاورة للمصفوفات أو في مواقع مسطحة مغلقة، ويمكن أن تخصص مصففة كبيرة نموذجية 100 إلى 300 هكتار لتركيب الطاقة الشمسية يتراوح بين 50 و 200 ومائة و30.

ويمكن أن تؤدي الطاقة الشمسية المركزة مع التخزين الحراري إلى توليد الحرارة عند درجة الحرارة تصل إلى 400 درجة مئوية، وهي مناسبة لتوليد البخار في عمليات المصفاة مثل التحلل، والهدر، وكسر البخار، وفي حين أن نظام الأفضليات المعمم أكثر تكلفة من الفولط، فإن إمكانية إرساله عن طريق تخزين الفولط المميت يجعله جذابة لتوفير الحرارة المستمرة، وقد أظهرت المشاريع في عمان وكاليفورنيا تكاملاً في ميدان النفط الناشئ.

الطاقة الفائزة

وتوفّر التربينات الريحية على الشاطئ والبحار قدرة عالية على توليد الكهرباء، وكثيرا ما تكمّل الصورة الدوارة للشمس، وتُستخدم المصافي في المناطق المهبوءة مثل ساحل البحر الشمالي في أوروبا، وخليج المكسيك، والقطع الكبيرة من توربينات البيوت التي تستضيفها الولايات المتحدة الأمريكية في الموقع أو توقع برامج كهرباء افتراضية في مزارع الرياح البعيدة عن الموقع، على سبيل المثال، تعمل مزارع في فيل ستين

الكتلة الأحيائية والطاقة الأحيائية

وتتاح للمراجع فرصة فريدة لاستخدام الكتلة الأحيائية ومجاري النفايات الأحيائية الجيني كوقود.

  • Biomass boilers] that burn wood pellets, agricultural residues, or forestry waste to generate steam. Co —firing biomass with natural gas can reduce emissions without major capital expenditure.
  • Gasification of waste] to produce syngas that replaces natural gas in hydrogen production or process heaters.
  • Biogas from anaerobic digestion] of organic waste (e.g., from food processing or municipal sources) can be cleaned and used in boilers or turbines.
  • Integration with bio — highly -refining:] Many refineries are converting units to produce renewable diesel and sustainable aviation fuel (SAF), using vegetable oils and animal fats as feedstocks. The process itself generates co-products (e.g., biogas) that can be recycled back as energy inputs, creating a circular system.

الهيدروجين الأخضر

إن الهيدروجين أساسي في إزالة الكبريت والارتفاع بالكهرباء الثقيلة، إذ أن إنتاجه من الغاز الطبيعي هو من خلال إصلاح الميثان، مما يولد نحو 10 كيلوغرامات من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من H2.

Battery Energy Storage Systems (BESS)

وللتعامل مع تداخل الطاقة الشمسية والريحية، فإن المصافي تعمل على الجمع بين مصادر الطاقة المتجددة وبطاريات واسعة النطاق، ويمكن أن تخزن الطاقة الشمسية الزائدة خلال النهار وتفرغها ليلا، وتيسر إنتاج الطاقة، وتسمح بزيادة التغلغل في الطاقة المتجددة، كما توفر البطاريات خدمات الشبكة، وتكسب الإيرادات من خلال تنظيم الترددات وخفض عبء الطلب.

دراسات الحالة: مصافي الرصاص في المرحلة الانتقالية

١ - مجموع الطاقة - مصفاة غراندبويتس )فرنسا(

وقد حولت هذه الشبكة مصافي غراندبويتس التي توقفت عن التجهيز الخام في عام 2021، إلى منصة صفرية مكرّسة للوقود الأحيائي والمركبات الأحيائية، ويشمل الموقع مزرعة شمسية تبلغ 40 ميغاواط تُقدر على عمليات البرمجيات البيولوجية، إلى جانب وحدة تخزين البطاريات، وتغطي المجموعة الشمسية 60 هكتارا وتنتج 50 جيهوا سنويا، وتستهدف 30 في المائة من احتياجات الموقع من الكهرباء.

٢ - ماراثون بتروليوم - مصفاة غاريفيل ) ساحل الخليج الأمريكي(

وقد وقعت شركة مارثون بتروليوم، وهي واحدة من أكبر مصافح الولايات المتحدة، على محطة كهرباء تبلغ من العمر ١٥ سنة ل ٢٠٠ ميغاواط من الطاقة الشمسية من مزرعة للطاقة الشمسية ذات النطاق الكمالي في تكساس، وتُسل َّم الكهرباء عن طريق شبكة ERCOT، وتحلل نحو ٠٠٠ ٢٥٠ طن من ثاني أكسيد الكربون سنويا، كما قامت شركة ماراثون بتركيب صفيفة شمسية في الموقع لتحميلات إضافية، وتقوم باستكشاف احتياجاتها من نفايات الطاقة.

٣ - بريم - مصفاة ليسكيل )السويد(

ويستثمر مكتب بريد السويدي في الاندماج المتجدد في مصفاة ليسكيل، وهي أكبر مشروع في سكاندينافيا، ويشمل مشروع " بريم سي سي " خططاً لمنتزه شمسي واسع النطاق، وسلسلة من التوربينات الريحية على الشاطئ، ومصنعاً من محطات الحرارة والطاقة المزودة بالطاقة الكهربائية والمزودة بالطاقة الكهربائية والمتجددة بحجم كبير (HVic)

التحديات والحلول

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، فإن إدماج مصادر الطاقة المتجددة في عمليات المصفاة ليس بدون عقبات، بل إن ما يلي هو التحديات الرئيسية والنهج العملية للتغلب عليها.

الاحتياجات من فترات التدخل والحمولة الأساسية

وتحتاج عمليات الترميم إلى إمدادات مستقرة ومستمرة من الحرارة والكهرباء، وتنتج الطاقة الشمسية والريحية نواتج متغيرة، ويمكن أن يؤدي الانخفاض المفاجئ في توليد الطاقة المتجددة إلى تعطيل العمليات الحساسة مثل التفكك أو التشقق.

(ب) يمكن أن تكون النظم الهجينة التي تجمع بين مصادر الطاقة المتجددة وخزن البطاريات، وتركيب الغاز الاحتياطي، والمرونة المطلوبة، مثلاً، باستخدام الطاقة المتجددة الزائدة في المواد الوسيطة المحتوية على حروف أو إنتاج الهيدروجين (التحلل الكهربائي) حمولة مرنة.

التكاليف الرأسمالية المرتفعة وفترات الدفع الطويلة

ويتطلب تركيب المزارع الشمسية، والطوربينات الريحية، والكهرباء، والتخزين استثمارات كبيرة في البداية، ويعطي العديد من المصافي الأولوية للنفقة الأساسية وتحسين العمليات على المشاريع المتجددة.

]Solution: Leveraging government incentives (investment tax credits, accelerated depreciation, grants) and third — gas financing like solar or energy service agreements (ESAs) reduces upfront risk. Internal carbon pricing can also improve project economics; for example, assuming a carbon cost of $50 perool to adds $5-$10 per infrastructure to the

مضيق الفضاء واستخدام الأراضي

وكثيرا ما تقع المصافي في قطع أرض مكتظة ذات مساحة محدودة متاحة لمجموعات كبيرة، ويمكن أن يؤدي التقريب إلى مناطق سكنية أو نظم إيكولوجية محمية إلى زيادة تقييد الجلوس.

]Solution: Offsite renewables via PPAs or community solar programs avoid land issues. Floating solar on water basins (cooling ponds, wastewater lagoons) can generate power without competing for land. Agrivoltaics-co‐cating solar panels with grazing or crops -is another emerging option.

القابلية للاختراق

وتتطلب عمليات كثيرة للتحسين درجة حرارة عالية الحرارة (فوق 400 درجة مئوية) التي لا تكون متجددة حالياً مناسبة لها مباشرة، فالثلاج الحراري الشمسي الذي يرتفع درجات الحرارة باهظ التكلفة، ويمكن أن تكون بدائل التدفئة الكهربائية (مثلاً، التدفئة، المقاومة) باهظة التكلفة على نطاق واسع.

(أ) [(FLT:0] Solution:] Green hydrogen can be burned to produce high-temperature heat, albeit with energy losses. Electric boilers using renewable electricity are being deployed for lower —temperature steam (up to 250°C). For higher temperatures, electrification is advancing-industrial heat pumps and electric arcnacess are being developedfi for chemicals emerging,

التوقعات المستقبلية والتوصيات الاستراتيجية

ولا يزال إدماج مصادر الطاقة المتجددة في عملية التكرير في مراحله الأولى، ولكن السرعة آخذة في التسارع، ومن المعقول أن يحصل العديد من المصافي على 30 إلى 50 في المائة من طاقتها من مصادر الطاقة المتجددة، مغذية بنقصان التكاليف، وأنظمة الكربون الأقوى، والاختراقات التكنولوجية.

وتشمل الاتجاهات الرئيسية التي ينبغي مشاهدتها ما يلي:

  • Hydrogen hubs:] Refineries will anchor regional green hydrogen ecosystems, sharing electrolysis capacity with nearby industries and transport.
  • Electrification of process heat:] Modular electric heating units and high-temperature heat pumps will replace gas-fired heaters in stages, starting with medium-temperature processes.
  • Digital twins and AI:] Advanced software will optimize the dispatch of renewables, storage, and supportive power in real time, maximizing return on assets.
  • Carbon capture powered by renewables:] Pairing carbon capture and storage (CCS) with renewable electricity ensures genuinely negative‐emission hydrogen production from biomass.

وبالنسبة لمالكي ومشغلي المصاف، حان الوقت للعمل، بدءا باستثمارات منخفضة الموارد مثل الطاقة الشمسية في الموقع من أجل حمولات مساعدة، وتوقيع برامج عمل طويلة الأجل للريح أو الشمس، وإشراك واضعي السياسات في وضع خريطة طريق طويلة الأجل تُفضي إلى زيادة الأسهم المتجددة، والتعاون مع مقدمي التكنولوجيا وشركات الأقران من خلال اتحادات الصناعة لتبادل المعارف وكشف المشاريع المبكرة.

إن الرحلة إلى مصفاة متجددة بالكامل ليست قفزة واحدة بل سلسلة من الخطوات المتعمدة السليمة اقتصادياً، إذ يمكن للمصافحين، عن طريق إدماج الطاقة الشمسية والريحية والكتلة الأحيائية والهيدروجين الأخضر وتخزينها اليوم، أن يضعوا أنفسهم كقادة في الاقتصاد المنخفض الكربون، وأن يضمنوا عملياتهم ضد أسواق الطاقة الأحفورية المتقلبة، وأن يسهموا إسهاماً مجدياً في تحقيق الأهداف المناخية العالمية، ولن يُجرى صقل الطاقة وحدها.

External Resources for Further Reading:]