تزايد أهمية الطاقة في المحيطات

إن الطاقة المتجددة والموجة تمثل واحدا من أكبر الموارد المتجددة غير المستغلة على كوكب الأرض، وتغطي المحيطات أكثر من ٧٠ في المائة من سطح الأرض وتمتلك مخزنا هائلا للطاقة الحركية والمحتملة، وخلافا للشمس والريح، التي تختلف باختلاف الطقس والوقت، فإن طاقة المحيطات يمكن التنبؤ بها بدرجة كبيرة، وتتابع الشبكات المتغيرة بدقة، ويمكن التنبؤ بالأيام المتجددة، مما يجعل من الأسهم في المد والطاقات العالية قيمة بالنسبة للاستقرار.

وعلى الصعيد العالمي، تقدر الإمكانات التقنية للطاقة في المحيطات بما يزيد على 300 جيغاوات من القدرة على تركيب الطاقة المدوية وحدها، في حين أن الطاقة الموجية يمكن أن تتجاوز 000 10 ساعة تيراوات سنويا - أي مساوية تقريبا للطلب العالمي على الكهرباء، وفي الوقت الراهن، فإن القدرة المركبة أقل من 1 جي - وايت، ولكن القطاع يتسارع، وتضع الوكالة الدولية للطاقة المتجددة مشاريع يمكن أن تصل طاقة المحيطات إلى 350 مزيجا مبتكرا من موجات الرياح بحلول عام 2050.

الابتكارات التكنولوجية التي تعمل على تحقيق التكامل

إن الانجازات الأخيرة في علوم المواد، والالكترونيات الكهربائية، والهيدروديناميات تجعل تكنولوجيات الطاقة في المحيطات أكثر كفاءة، وأكثر استدامة، وأكثر فعالية من حيث التكلفة، ونتطلع إلى الابتكارات الرئيسية التي تعيد حاليا تشكيل القطاع.

السلحفيين المتقدمين ومبعوثي الطاقة

وقد تطورت بشكل كبير تربينات تيار المد والجزر - التي كثيرا ما تقارن بتركيبات الرياح تحت الماء - وكانت التصاميم المبكرة شديدة، ونظم ثابتة التل، ومعرضة للتآكل، وتستعمل التوربينات الحديثة سُبلا متغيرة، ومولدات مغنطية دائمة مباشرة، ومواد مركبة تقاوم المياه المالحة والتنقيب الأحيائي.

منظمة " غريد كونشن " و " سابسي كابلنغ "

ومن أكبر العقبات التي تعترض التكامل نقل الطاقة من صفائف خارجية إلى شبكات شاطئية، ويجري الآن نشر الكابلات الدينامية، القادرة على الارتطام بالحركة الكهربائية العالية، إلى جانب أجهزة العائمة، وأجهزة النقل الجديدة العاملة في مجال الطاقة الكهربائية، بدلا من أن تؤدي إلى تقليل الخسائر في النقل على عشرات الكيلومترات.

تخزين الطاقة إلى التدخل السريع

وفي حين أن طاقة المد والجزر يمكن التنبؤ بها، فإنها تنتج تلويثاً يومياً، وتقلبات الطاقة الملوحة بأنماط التورم، وتزود طاقة المحيط بالخزن - سواء كانت البطاريات الليثيومية، أو هيدروا مضخة، أو تكنولوجيات ناشئة مثل هدروجين الكهروليس - بما يضمن إمدادات ثابتة من الطاقة، وفي المملكة المتحدة، يستخدم مشروع ميجين البطاريات على الشاطئ من أجل تحقيق نواتج سلسة، بينما تجمع المشاريع المهجينة في أوروبا

التوائم الرقمية والصيانة الافتراضية

وكانت التكاليف التشغيلية عائقا أمام الانتشار، فالتكنولوجيا الرقمية المزدوجة - التي تخلق نموذجا افتراضيا لكل جهاز - تتيح للمشغلين محاكاة الأداء في ظروف مختلفة، والكشف عن اللبس قبل الفشل، والبرمجة أثناء الطقس الهادئ، ونماذج التعلم الآلات التي تم تدريبها على سنوات من البيانات المتعلقة بالمحيطات، وهي الآن تتوقّع ارتفاعات الأمواج وتيارات بأكثر من 90 في المائة دقة، مما يتيح تحديد مواعيد القوى في الوقت الحقيقي التي تتواء مع الطلب على السوق.

التحديات والفرص

وعلى الرغم من التقدم السريع، يواجه التكامل الواسع النطاق عقبات خطيرة، ولا تزال هناك تكاليف رأسمالية عالية، مما يسمح بالتعقيد، وعدم التيقن البيئي، غير أن كل تحد يمثل أيضا فرصة للابتكار وللقيادة في مجال السياسات.

الآثار البيئية والإيكولوجية

النظم الإيكولوجية البحرية حساسة، ويمكن أن تؤدي الشوارب المدوية إلى تغيير نقل الرواسب والهجرة السمكية؛ وتشكل التربينات مخاطر اصطدام بالثدييات البحرية؛ وقد تخلق أجهزة الموجات ضوضاء وميادين الكهرومغنطيسية، غير أن البحوث تبين أن الصفوف المصممة والمصممة على الوجه الصحيح يمكن أن تتعايش مع الحياة البحرية.

ألف - القدرة الاقتصادية على تحمل الأزمات ودعم السياسات

أما التكلفة المرتفعة للطاقة بالنسبة للجزر والطاقة الموجية فقد تجاوزت تاريخياً 300 يورو/ميغاواط، ولكن التكاليف تهبط، وبالنسبة لتدفق المد والجزر، انخفضت قيمة الطاقة في أوروبا إلى أقل من 150/ميغاواط، والهدف المحدد لعام 2030 بشأن الطاقة الموجية هو 100/ميغاواط.

التعقيدات التقنية واللوجستية

إن تركيب أجهزة في مياه الملح القاسية والتآكلية مكلف، إذ أن تكاليف البيع والنوافذ الجوية والفشل في نظم النقل قد فاقمت مشاريع مبكرة، غير أن الابتكارات في المنابر ذاتية التكوين - وهي مؤسسات مطلية لا توجد بها سفن رفع ثقيلة - وآليات التفتيش المستقلة تحت الماء تقلل من هذه التكاليف، كما أن الهياكل الأساسية المشتركة مثل محاور الطاقة الخارجية التي تجمع بين الرياح والطاقة الشمسية وطاقة المحيطات، تنشر أيضاً نفقات التشغيل.

المشاريع الناشئة ودراسات الحالات الإفرادية

وهناك عدة مشاريع رائدة في جميع أنحاء العالم تبين جدوى التكامل على نطاق ذي مغزى.

ميغان (سكوتلندا)

وقد تولدت في فورث بنتلاند، مجموعة المد والجزر الصغيرة الستة التي تولد منذ عام 2016، وتستخدم 4.5 ميغاواط من توربينات، وقد صدّرت أكثر من 60 جيه إلى شبكة المملكة المتحدة، ويكمن نجاح ميغان في نهجه المرحلي، ورصد قاع البحر المتقن، والربط الشبكي عن طريق محطة فرعية قائمة على الشاطئ، وهي الآن تتوسع إلى 80 ميغاواط، وتتوفر لها خطط للتخزين.

محطة سيهوا لتوليد الطاقة (كوريا الجنوبية)

إن أكبر تركيبة في العالم لتوليد الطاقة المدية في العالم، إذ أنها تولد الكهرباء باستخدام 10 توربينات مغمورة تستوعب الطاقة كتدفقات مياه عبر بوابات البرق، ودمج سيهوا في شبكة كوريا الجنوبية أمر مستقيم لأن إنتاجها يمكن التنبؤ به ويعمل كمصنع للحمولة الأساسية، غير أن الشواغل البيئية (التغير في تبادل المياه في المستقبل أدى إلى تحسين نوعية تصميم البخار.

واف رولر (البرتغال)

ويستخدم جهاز الموجة المزودة بموجات مائية من بينيتش، لوحة مشرقة تُنثر بموجات قريبة من الشاطئ، وذلك لقيادة مولد هدرولي، وقد تم ربط المشروع بالشبكة البرتغالية منذ عام 2019، وهو جزء من شبكة الاختبار الخاصة بالمركز الأوروبي للطاقة البحرية، ويتجنب تصميمه المبتكر المتجه من القاعدة مخاطر الاصطدام بالنسبة للحياة البحرية والحركات التي تقل عن النطاقات التجارية من طراز LCO(100).

دور السياسة والتعاون الدولي

ولا يمكن أن يحدث تكامل بين طاقة المحيطات في عزلة، إذ يجب أن تتضمن استراتيجيات الطاقة الوطنية صراحة مصادر الطاقة المتجددة البحرية في خطط التوسع في الشبكة، كما أن الأطر التنظيمية تحتاج إلى تبسيطها مع حماية البيئات البحرية، كما أن مبادرة الوكالة الدولية للطاقة الذرية بشأن الطاقة في أوروبا تدعو إلى تحقيق هدف مخصص للطاقة في المحيطات في توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الطاقة المتجددة، وبالمثل، دعا مجلس الطاقة البحرية في المملكة المتحدة إلى وضع ميزانية متطورة.

المستقبل: ثورة الطاقة الزرقاء

وفي المستقبل، سيتبع إدماج الطاقة المدوية والموجة في الشبكات الوطنية مسارا مماثلا للرياح البحرية: من مظاهرات ذات مستوى واحد إلى صفائف متعددة الأبعاد، ثم إلى مزارع واسعة النطاق مرتبطة بمراكز الطاقة البحرية، وفي عام 2035، قد نرى منابر مختلطة تجمع بين التربينات الريحية، والألواح الشمسية، ومحوّلات الطاقة، وحتى الكوابل المائية المرتبطة بالهياكل الأساسية.

وسيعتمد مشغلو الأحشاء بصورة متزايدة على إمكانية التنبؤ بالطاقة البحرية من أجل تحقيق التوازن بين تقلبات الطاقة الشمسية والريحية، ويمكن أن تكون الطاقة التيدالية، مع استمرار دوراتها اليومية، موردا " قابلا للتجديد " عندما يقترن بكمية صغيرة من التخزين، وتوفر طاقة الموجات التي غالبا ما تكون ذروتها في الشتاء عندما تكون الشمس منخفضة، عنصرا موسميا قيما في خطوط العرض المغرية.

وتشير التنبؤات الاستثمارية من صندوق بلومبرغ الجديد إلى أن الاستثمار العالمي التراكمي في الطاقة في المحيطات يمكن أن يصل إلى ٣٠-٥٠ بليون دولار بحلول عام ٢٠٤٠، مما يدعم مئات الآلاف من الوظائف في المجتمعات الساحلية، ويمكن أن تظهر مجموعات التصنيع في المناطق ذات التراث الهندسي البحري القوي - اسكتلندا، وبريتاني، وشمال غرب الولايات المتحدة، واليابان، ومع ارتفاع الضغوط المناخية، فإن موارد الطاقة في المحيطات لا تزال هائلة جدا ولا تزال معتمدة على الابتكارات.