الطاقة البحرية

الطاقة البحرية Ocean Energy

1. تعريف الطاقة المتجددة :

الطاقة المتجددة هي طاقة ناتجة عن مصادر طبيعية تتجدد بمعدل يفوق ما يتم استهلاكه. أشعة الشمس والرياح، على سبيل المثال، من المصادر التي تتجدد باستمرار. وإن مصادر الطاقة المتجددة وفيرة وموجودة في كل مكان حولنا.

بالمقابل، الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز) من الموارد غير المتجددة التي يستغرق تشكيلها مئات الملايين من السنين. ويتسبب الوقود الأحفوري، عند حرقه لإنتاج الطاقة، في انبعاثات ضارة من غازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربون.

أما الانبعاثات الناجمة عن توليد الطاقة المتجددة، فهي أقل بكثير من تلك الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري. ولهذا يعد التحول من الوقود الأحفوري، الذي يمثل حاليًا حصة الأسد من الانبعاثات، إلى الطاقة المتجددة أمرًا أساسيًا لمعالجة أزمة المناخ.

إقرأ أيضاً التقرير الشامل حول الطاقة الطاقة المتجددةhttps://www.rahtipsy.com/2024/03/blog-post_9.html?m=1

إستكمالا لمواضيعنا السابقة المتعلقة بالطاقة المتجددة ، سوف نركز في هذا التقرير على الطاقة البحرية

2. الطاقة البحرية Ocean Energy

تُستمد الطاقة البحرية من التكنولوجيات التي تستخدم الطاقة الحركية والحرارية لمياه البحر (الأمواج أو التيارات على سبيل المثال) لإنتاج الكهرباء أو الحرارة.

ولا تزال أنظمة الطاقة البحرية في مرحلة مبكرة من التطور، مع استكشاف عدد من النماذج الأولية لأجهزة الموجات وتيارات المد والجزر. وتتجاوز الإمكانات النظرية للطاقة البحرية بكثير متطلبات البشر الحالية من الطاقة .

التيارات والمد والجزر: يمكن استخدام الأنظمة المعيارية لتسخير الطاقة الحركية لتيارات المد والجزر (البحرية)، في حين يمكن بناء قناطر عبر مصبات الأنهار لالتقاط الطاقة المحتملة للمد والجزر.

الأمواج: من الممكن حصاد الطاقة الحركية والمحتملة لأمواج المحيطات من خلال استخدام التكنولوجيا المعيارية.

التحولات في درجة الحرارة: يشير تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات (OTEC) إلى مجموعة الأنشطة التي تستخدم الطاقة الحرارية الموجودة نتيجة لاختلاف درجة الحرارة بين سطح البحر وأعماقه.

التغيرات في الملوحة: باستخدام عملية التناضح العكسي مثبط الضغط وتقنيات التحويل المرتبطة بها، يمكن استخراج الطاقة المرتبطة بتدرج الملوحة من النقطة التي تلتقي فيها المياه العذبة والمياه المالحة عند مصب الأنهار.

ويجري حاليا التحقيق في تهجين الأساليب المذكورة أعلاه واستكشاف أفكار بديلة لموارد المحيطات المتجددة، مثل الفتحات الحرارية المائية. كما يتم دراسة الطاقة لاستخدامها في العديد من الاستخدامات الأخرى إلى جانب توليد الطاقة، مثل تحلية مياه الشرب، والهواء المضغوط لتربية الأحياء المائية، وتخليق الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي. بعد ذلك، دعونا نحاول فهم المزايا والعيوب لطاقة المحيطات.

2.1. مزايا وعيوب طاقة المحيطات

لقد اجتذب قطاع الطاقة المتجددة في المحيطات، ولا سيما مجال تقنيات تحويل طاقة المد والجزر والأمواج، اهتمامًا كبيرًا في جميع أنحاء العالم نتيجة لإدخال مفاهيم إبداعية مختلفة والنجاح المُعلن عنه لعمليات النشر المتعددة. مثل أي مصدر آخر للطاقة، هناك العديد من المزايا والعيوب لطاقة المحيطات.

مزايا طاقة المحيطات

§ طاقة متجددة :تولد الرياح موجات، والتسخين غير المتساوي لسطح الأرض، والذي يرجع في الغالب إلى تسخين الشمس لأجزاء مختلفة من الكرة الأرضية بسرعات مختلفة، هو السبب الجذري لهذا التسخين غير المتساوي. يتم نقل الطاقة في شكل حرارة بواسطة الرياح من جزء من الأرض إلى جزء آخر، حيث يمتصها الماء بعد ذلك لتوليد الأمواج. ستكون هناك دائمًا أمواج تضرب سواحل البلدان التي يعيش فيها عدد كبير من السكان في المناطق الساحلية أو بالقرب منها لأن الرياح ستكون موجودة دائمًا. وعلى النقيض من الموارد الأحفورية، التي تستنزف بالسرعة نفسها التي يتم بها اكتشافها، فإن موجات المد والجزر في المحيطات تعود دائما إلى الشاطئ.

§ حماية العالم الطبيعي، وتقليل البصمة الكربونية، وعدم الإضرار بالتربة :على النقيض من الوقود الأحفوري، الذي ينتج الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي، والنفايات، والتلوث عند حرقه، فإن طاقة الأمواج بطبيعتها خالية من النفايات والملوثات. ومن أجل تشغيل المولدات ومحطات الطاقة المجاورة، يمكن نقل الطاقة من الأمواج مباشرة إلى المعدات التي تنتج الكهرباء. يعد العثور على مصدر موثوق للطاقة المتجددة أمرًا صعبًا في عالم اليوم الذي يعتمد على الطاقة.

§ هناك حاجة إلى أقل من ميل مربع من مساحة قاع المحيط لاستضافة محطة طاقة موجية يمكنها توليد طاقة كافية لتزويد ما يقرب من 20 ألف منزل أمريكي بالطاقة, ولا تضر قوة الأمواج بالكوكب بأي شكل من الأشكال، على عكس استخراج الوقود الأحفوري الذي يمكن أن يترك ثقوبًا كبيرة في الأرض. إنها واحدة من أكثر الطرق المفضلة لاستغلال الطاقة من البحر، كما أنها آمنة وصديقة للبيئة.

§ الكثير ويمكن الوصول إليه بسهولة :يقع مصدر الطاقة هذا بالقرب من المناطق التي يمكن استخدامها بشكل جيد. وتقع العديد من المراكز الحضرية والموانئ الرئيسية بالقرب من الساحل، مما يجعل من الممكن تسخير طاقة الأمواج. ونظرًا للكثافة السكانية العالية للمجتمعات الساحلية، فمن المرجح أن يتكيف السكان بشكل فعال مع الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن محطات طاقة الأمواج.

§ تقليص الاعتماد على عمالقة النفط في الخارج :إذا تم تسخير الإمكانات الكاملة لطاقة الأمواج، فسوف نكون أقل اعتمادا على الوقود الأحفوري المستورد من بلدان أخرى. ويمكنه توليد فرص عمل خضراء لملايين الأشخاص والحد من تلوث الهواء في نفس الوقت.

§ طرق واسعة النطاق لتسخير :يمكن جمع هذه المعلومات بعدة طرق، وهي ميزة أخرى. وتشكل التوربينات المائية في منشآت الطاقة الثابتة أحد الخيارات، في حين أن الهياكل العملاقة التي تلقيها السفن في المحيط لتجميع طاقة الأمواج هي خيار آخر.

§ موثوقة :يمكن الاعتماد على قوة الأمواج لأنها متوفرة باستمرار. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الموجات في حالة تغير مستمر. قد تكون هناك تقلبات، ولكن متوسط الحركة الأساسية ثابت. ونتيجة لذلك، فإن جمع الطاقة هو عملية مستمرة. ومن المعروف أن كمية الطاقة المولدة والمنقولة عن طريق الأمواج تختلف موسميا وسنويا. لكن توليد الطاقة ثابت.

§ يمكن توليد مستويات عالية للغاية من الطاقة :إن إمكانية توليد الطاقة من أمواج المحيطات مذهلة. تتراوح كثافة الطاقة ما يقرب من 30 كيلووات إلى 40 كيلووات لكل متر خطي من طول الموجة على طول الخط الساحلي. ومع استمرارنا في الغوص بشكل أعمق، ترتفع كثافة الطاقة إلى حوالي 100 كيلوواط. هذا الشيء ضخم للغاية.

§ توليد الطاقة الفعال :على الساحل، تبلغ كثافة طاقة الأمواج حوالي 30-40 كيلووات/م، ولكن على أعماق أكبر، يمكن أن تصل كثافة طاقة الأمواج إلى 100 كيلووات/م. ومن الممكن توليد أكثر من 30 ميجاوات من الطاقة، وهو ما يكفي لتزويد 20 ألف أسرة بريطانية بالطاقة، من منطقة في المحيط تقل مساحتها عن نصف ميل مربع.

§ أكبر في المكانة :يمكن تصنيع أجهزة طاقة الأمواج بأحجام متنوعة لتلبية احتياجات الكهرباء في مناطق معينة. ومن ناحية أخرى، فإن إنتاج الطاقة من الوقود الأحفوري يستلزم عادة بناء بنية تحتية ضخمة.

§ عمليات فعالة من حيث التكلفة وتقليل تكرار الأعطال :في معظم الحالات، بمجرد أن نطرح مرافق طاقة الأمواج، يمكنها أن تعمل بالكامل من تلقاء نفسها. وبما أنه لا توجد حاجة للوقود، فإن الآثار السلبية الناجمة عن النقل تكون أقل، كما تنشأ مشكلات صيانة أقل عند استخدام طاقة الأمواج والطاقة. إذا كانت التكاليف الأولية معقولة، فإن هذه التكنولوجيا لديها القدرة على أن تكون مفيدة لجميع المعنيين.

سلبيات طاقة المحيطات :

§ الملاءمة المعتمدة على الموقع :أحد العوائق الرئيسية لطاقة الأمواج هو الحاجة إلى التواجد بالقرب من المحيط. والأماكن الوحيدة التي ستستفيد منه على الفور هي المدن الساحلية ومحطات الطاقة. نظرًا لأصلها، فإن الطاقة الموجية ليست مناسبة للاستخدام من قبل الجميع. ومع ذلك، فإن طاقة الأمواج ليست الحل الوحيد للطاقة النظيفة، حيث يجب على البلدان والبلدات التي ليست قريبة من البحر أن تجد وسائل أخرى لتوليد الكهرباء.

§ التأثير على النظام البيئي البحري :على الرغم من أن الطاقة الموجية نقية، إلا أنها تشكل مخاطر على بعض الكائنات الحية التي تتعرض لها. ومن أجل حصد الطاقة من الأمواج، يجب وضع أجهزة ضخمة بالقرب من المحيط وحتى داخله. تؤدي الاهتزازات والضوضاء الصادرة عن هذه الأجهزة إلى تدمير البيئة البحرية، كما أنها تغير موطن الحيوانات القريبة من الشاطئ مثل السرطان ونجم البحر. ومن الممكن أيضًا أن تتسرب المواد الكيميائية الضارة المستخدمة في منصات طاقة الأمواج وتلوث المياه المحيطة بها.

§ النفقات الباهظة :على الرغم من وجود العديد من الجوانب الإيجابية لطاقة الأمواج، إلا أن التكلفة الهائلة لإنتاجها تمثل جانبًا سلبيًا كبيرًا. هناك حاجة إلى بنية تحتية ضخمة لتحويل طاقة الأمواج إلى أشكال قابلة للاستخدام. وبالتالي فإن طول عمر التكنولوجيات ذات الصلة أمر مشكوك فيه إلى حد كبير. نظرا لعدم القدرة على التنبؤ بالموجات. عندما تكون الأمواج قوية بشكل خاص، فإنها يمكن أن تسبب فشلًا كارثيًا للآلات. إن إصلاح وشراء معدات من هذا النوع يتطلب تكاليف باهظة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاستثمار المطلوب لبناء مطحنة طاقة لتحويل هذه الطاقة إلى شكل قابل للاستخدام هو استثمار هائل. علاوة على ذلك، لا يكفي مجرد تركيب مطحنة. يجب الاهتمام بالصيانة. المجموع الكلي لهذه النفقات مذهل.

§ عامل الاضطراب في السفن الترفيهية والتجارية :كما أنه يتسبب في تعطيل السفن العامة والخاصة، وهو جانب سلبي. ولكي تكون محطات توليد الطاقة الموجية فعالة، يجب أن تكون موجودة بالقرب من الشاطئ، وتكون هذه المرافق مفيدة للغاية عندما تقع بالقرب من المناطق المكتظة بالسكان. ومع ذلك، فإن هذه المواقع بمثابة موانئ دخول مهمة لمجموعة واسعة من السفن، بما في ذلك سفن الشحن، والسفن السياحية، والمركبات الترفيهية، ورواد الشاطئ. سيؤدي إنشاء مصدر لتجميع طاقة الأمواج إلى تعطيل كبير لجميع هذه الأنشطة التي تشمل المستخدمين البريين والبحريين. ولهذا السبب من المهم للحكومات والشركات المهتمة بالطاقة الموجية معالجة مخاوف الأشخاص الذين قد يعطلونها قبل القيام بأي استثمارات في هذا المجال.

§ الضوضاء والتلوث البصري :بالنسبة لشخص يقيم بالقرب من المناطق الساحلية، يمكن أن تكون مولدات طاقة الأمواج/طاقة المحيطات مزعجة للغاية. تعمل هذه المولدات الكبيرة في وسط المحيطات وتدمر جمالها وسلامها. هذه الآلات مسؤولة أيضًا عن التلوث الضوضائي. ومع ذلك، فإن معظم الضوضاء تغطيها الأمواج.

§ صعبة التسلق :ربما تكون حقيقة أنه لا توجد مرافق قادرة على نشر مزارع الأمواج لأنها ليست كبيرة بما يكفي لتوفير كمية كبيرة من الكهرباء هي أكبر عيب في ذلك الوقت. صحيح أنه تمت تجربة بعض أنظمة طاقة الأمواج في اسكتلندا وهاواي ومؤخرًا في أستراليا، إلا أن الحد الأقصى لانتاج الطاقة لديها يبلغ حوالي 2.5 ميجاوات فقط. على الرغم من أنه من المتوقع أن يتوسع السوق، إلا أنه من الصعب نشر منتجي طاقة الأمواج على نطاق عملي في هذا الوقت.

§ التقدم في التكنولوجيا يسير بخطى بطيئة :على الرغم من استمرار الأبحاث حول طاقة الأمواج منذ القرن الثامن عشر، إلا أن التكنولوجيا لا تزال بعيدة عن النضج. ويشكل هذا التقدم البطيء عائقًا أمام تمويل مصدر الطاقة المتجددة هذا.

§ معدي بشكل غير مريح :إن نقل الطاقة المولدة من أمواج المحيط لمسافات طويلة إلى المستهلكين الداخليين يمثل الآن تحديًا تقنيًا هائلاً.

§ الطول الموجي :تعتمد طاقة الرياح بشكل كامل على كثافة الماء وطول الموجة وسرعة الموجة. ولتوليد قدر كبير من طاقة المحيط، هناك حاجة إلى تدفق مستمر من الأمواج القوية. ومع ذلك، نظرًا لسلوك الأمواج غير الموثوق به في بعض المناطق، فمن غير الممكن التنبؤ بقدرة الأمواج بشكل دقيق تمامًا. لا يمكنك أبدًا أن تثق تمامًا بقوة المحيطات كمصدر موثوق للطاقة.

§ ضعف الأداء في الظروف الجوية القاسية :خلال الظروف الجوية القاسية، يشهد أداء قوة الأمواج انخفاضًا كبيرًا. إنهم بحاجة إلى تحمل الظروف الجوية القاسية.

2.2. استخدامات طاقة المحيطات

تُستخدم طاقة المحيطات في وقتنا الحاضر في الكثير من المجالات، وهي كالآتي:

توليد الكهرباء لتلبية الاحتياجات المتزايدة للطاقة في المدن والمناطق الساحلية.

دعم الشبكات الكهربائية الذكية ونقل الطاقة البحرية عبر البحار والمحيطات.

تطبيقات لتحلية المياه وإنتاج المياه العذبة باستخدام طاقة المحيطات.

2.3. إحصائيات مهمة:

تمثّل تقنيات طاقة المحيطات أصغر حصة في سوق الطاقة المتجددة، على الرغم من وجود مورد عالمي ضخم، بحسب تقرير الحالة العالمية لمصادر الطاقة المتجدّدة لعام 2023، الصادر عن شبكة سياسات الطاقة المتجددة للقرن الـ21 (آر إن إي 21).

وقد تباطأت عمليات انتشار مولدات طاقة المحيطات في عام 2022، بعد الزيادة الكبيرة في عام 2021، في أعقاب جائحة كوفيد-19.

ونُشِر ما مجموعه 1,9 ميغاواط في عام 2022، بانخفاض من 4.6 ميغاواط في عام 2021، وكانت القدرة التشغيلية التقديرية المركبة في عام 2022 تبلغ 514 ميغاواط.

ويمثّل نظامان لطاقة المد والجزر، هما محطة لا رانس بقدرة 240 ميغاواط في فرنسا ومحطة سيهوا بقدرة 254 ميغاواط في جمهورية كوريا، غالبية هذه القدرة.

ونظرًا لأن المواقع المحتملة محدودة، وهناك حاجة إلى هندسة بيئية واسعة النطاق؛ قُدِّم عدد قليل من المقترحات لتوسيع استعمال هذا النوع من الأنظمة.

وتُعدّ محولات طاقة الأمواج محور جهود التنمية، وقد تركزت التطورات إلى حدّ كبير في أوروبا، على الرغم من أن دعم الإيرادات وبرامج البحث والتطوير الطموحة في مناطق أخرى حفّزت على زيادة التطوير والنشر، لا سيما في كندا والولايات المتحدة والصين.

على صعيد آخر، تقترب محولات طاقة الأمواج من مرحلة النضج، وقد نُشِر نحو 41 ميغاواط من قدرة تيار المد والجزر منذ عام 2010.

وتستند معظم المشروعات، التي تستهدف الإنتاج على نطاق صناعي، على توربينات المحور الأفقي المركبة في قاع البحر أو على منصة عائمة، وأظهرت هذه الأجهزة موثوقية كبيرة، وتجاوز التوليد الإجمالي 80 غيغاواط/ ساعة بدءًا من نهاية عام 2022.

3. المراجع:

International Renewable Energy Agency (IRENA). "Ocean Energy Technology Brief." IRENA, 2021, www.irena.org/oceanenergy.

https://attaqa.net/2023/07/02

https://www.un.org/ar/climatechange

https://www.iea.org/energy-system

https://www.energy.gov/eere/renewable-energy

https://www.energysage.com/about-clean-energy/

https://www.solarreviews.com/

https://www.syntechbioenergy.com/