خارطة طريق للطاقة المتجددة

© مالب / أدوب ستوك

وبفضل زيادة مستويات تمويل الديون للمشاريع المواءمة مع المناخ، أصبحت الطاقة المولدة من الرياح واحدة من أسرع الصناعات الخضراء نموا. جيسيكا ويليامز، محلل البنية التحتية في S & P التقييمات العالمية، وتعتبر التكنولوجيات الغواصة التي تجعل هذا التقدم ممكنا.

وتساهم الطاقة المتجددة مساهمة متزايدة في الشبكة الكهربائية. وبحلول نهاية عام 2016، شكلت مصادر "الطاقة الخضراء" ما يقرب من ربع إمدادات الكهرباء في العالم، وفقا ل REN21.

وقد ساهمت طاقة الرياح بشكل كبير في هذا التحول، وهي في المرتبة الثانية بعد الطاقة الكهرومائية من حيث القدرة المتجددة. وإلى حد كبير بفضل جهود إزالة الكربون في جميع أنحاء العالم، اختراق السوق طاقة الرياح في تزايد؛ يقدر المجلس العالمي لطاقة الرياح (غويك) أن القدرة العالمية ستصل إلى 817 جيجاوات بحلول عام 2021، أي بزيادة قدرها 68٪ عن عام 2016.

وهناك قوة قوية من التقنيات تدفع هذا النمو. ومع تحسن التكنولوجيات، يؤدي ذلك إلى خفض التكاليف، مما يجعل طاقة الرياح أكثر قابلية للحياة. على سبيل المثال، التكنولوجيا المحسنة تسمح لتوربينات الرياح الكبيرة والأسس، مما يزيد من كفاءة التصنيع والإنتاج. وبغية الاستفادة من هذه المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة، تتصدى الكابلات البحرية لتحديات العرض والطلب غير المتناسقين؛ فإنها تمكن من نقل الطاقة المولدة في الخارج - أو في المواقع الجغرافية النائية - إلى المناطق الحضرية التي هي في أشد الحاجة إليها.

جغرافية الطاقة المتجددة
تأخذ ولاية نيويورك، على سبيل المثال، التي لديها أربع مقاطعات مكتظة بالسكان، وهما جزء من مدينة نيويورك، وتقع في لونغ آيلاند. وتواجه الجزيرة تحديات كبيرة تفي بمتطلباتها الكبيرة من الكهرباء بسبب القضايا القديمة المتعلقة بالقيود المفروضة على الغاز والنقل الكهربائي، فضلا عن محدودية الوصول الجغرافي إلى البدائل المتجددة (مثل الطاقة الشمسية أو الرياح). ومع ذلك، جعلت ولاية نيويورك التنمية المتجددة هدفا رئيسيا للسياسة في إطار معيار الطاقة النظيفة الذي ينص على أن 50 في المئة من الكهرباء مصدرها مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2030.

لذلك، على الرغم من أن الهدف طموح، فإن أهداف الحد من الكربون في ولاية نيويورك مرنة بما فيه الكفاية لإدراج الطاقة الخضراء المرسلة من أماكن أخرى. وهذا أمر ذو أهمية خاصة بالنسبة إلى لونغ آيلاند، التي تستفيد من كبل الصوت الصوتي، وهو خط نقل تحت البحر ينقل الكهرباء النظيفة الزائدة عبر لونغ آيلاند ساوند من نيو إنغلاند المتجددة.

وبالإضافة إلى مواردها الهيدرولوجية والريحية الشاسعة، تمتلك نيو إنغلاند سياساتها الخاصة للحد من انبعاثات الكربون على مستوى الدولة والتي يعود تاريخها إلى أكثر من عقد. ويمكن ل كروس سوند كابل نقل 330 ميغاواط من الطاقة الهيدرولوجية وطاقة الرياح الناشئة في نيو إنغلاند إلى لونغ آيلاند، وهو ما يعادل وفورات كبيرة في الكربون على قدم المساواة مع حوالي 600 ميغاواط من طاقة الرياح.

في نهاية المطاف، وهذا ليس فقط يوفر لونغ آيلاند مع تعزيز استقرار الشبكة ولكنه يوفر أيضا استخدام الطاقة الرياح الفائضة نيو انغلاند.

الإرسال في الخارج
وفي أوروبا، تجري مشاريع مماثلة. على سبيل المثال، ستقوم مبادرة الارتباط الغربي - مشروع بقيمة مليار جنيه استرليني في المملكة المتحدة - بإرسال الكهرباء الناتجة عن موارد الرياح البرية والبحرية الوفيرة في اسكتلندا إلى إنجلترا وويلز باستخدام الكابلات تحت الأرض والكابلات تحت الأرض.

على غرار كروس الصوت كابل، الارتباط الغربي هو أيضا ثنائية الاتجاه. وهذا يعني أنه في حين أن هذه الكابلات تمكن بعض المناطق من الاستفادة من الطاقة المتجددة الزائدة المتولدة في أماكن أخرى، فإن الكهرباء يمكن أن تتدفق أيضا في الاتجاه المعاكس، وفقا لمتطلبات إمدادات الكهرباء والطلب. في المقابل، هذا يعزز استقرار الشبكة في كلا الطرفين - وطول العمر للكابل. وفي ألمانيا، قام مشغل نظام النقل (تنيت تنيت هولدينغ بف) بجمع سندات نقدية بقيمة مليار يورو لتمويل خطوط النقل التي تربط مشاريع الرياح البحرية في بحر الشمال بالشبكة الألمانية. والواقع أن عددا متزايدا من المشاريع في بحر الشمال يسهم في نمو طاقة الرياح الأوروبية المثيرة للإعجاب؛ وفقا ل ويندوروب، حققت المنطقة سنة قياسية في عام 2017، مضيفا 14GW لشبكة مصادر الطاقة المتجددة.

وفي منطقة آسيا والمحيط الهادئ أيضا، يجري حاليا اقتراح كبير. ويضم المركز الآسيوي للطاقة المتجددة 7000 كيلومتر مربع من الأراضي في منطقة شرق بيلبارا في غرب أستراليا، ومن المقرر أن يضم مرافق توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لغرض نقل الطاقة المنتجة إلى جنوب شرق آسيا.

وينطوي مركز الطاقة المتجددة الآسيوي على بناء 1200 توربينات الرياح البحرية ذات ارتفاع 300 م 2، بالإضافة إلى 2400 ميغاواط من الألواح الشمسية، والتي سيتم تصديرها عبر كابلات نقل عالية الجهد تحت البحر إلى جاكرتا وسنغافورة. وسيولد المشروع الطاقة ل 7 ملايين منزل في إندونيسيا، وسيعوض ما يقرب من مليار طن من انبعاثات الكربون على مدى عمره.

بناء دقيق
ومع ذلك، نظرا لسرعة التطور التكنولوجي، هناك خطر التكنولوجيا المتغيرة باستمرار للنظر فيها - فضلا عن الأثر البيئي للبناء والتنفيذ.

على سبيل المثال، مع الكابلات البحرية أكثر قوة تأتي مسافات أكبر إلى الشاطئ وظروف البحر أشد - اعتبارات هامة عندما يتعلق الأمر على حد سواء البناء والتشغيل مراحل مشاريع الرياح البحرية. وتزداد هذه المخاطر عندما تكون هناك اختلافات بين التكنولوجيات المقترحة في مرحلة العطاءات وتلك التي يتم تركيبها في الواقع خلال مرحلة التشييد. وفي الواقع، فإن بعض المرافق الألمانية - في هيكلة تكاليفها المفترضة - جعلت إيمانها بالتكنولوجيا تتحسن من الآن وحتى عام 2021، عندما سيتم بناء مشاريع الرياح البحرية المستقبلية. إن الحد من الأثر البيئي في مرحلة بناء مشروع الرياح هو أولوية رئيسية أيضا. ومن أجل ذلك، يمكن استخدام عمليات تقييم الأثر البيئي الشاملة وتقنيات البناء المنخفضة الأثر - مثل إجراءات البداية الناعمة وتقنيات الحد من الضوضاء -.

ومن الأمثلة على ذلك مشاريع تنيت في ألمانيا. فضلا عن تعزيز إمكانية استخدام الطاقة المستدامة، تهدف تنيت إلى تقليل التأثير المادي لعملياتها القائمة على بحر الشمال. وعلاوة على استخدام تقييم الأثر البيئي والتكنولوجيات ذات التأثير المنخفض، يجب على جميع السفن المتعاقدة التي تقوم بتثبيت كبل نقل تنيت تحت البحر أن تحصل على شهادة تثبت أنها لا تصريف النفايات السائلة في البحر.

وفي نهاية المطاف، تمكن الكابلات البحرية من توزيع الطاقة المتجددة على المناطق التي يمكن أن تستفيد منها. ويمكن أن تساعد هذه المشاريع على إحداث تحول عالمي في شبكة الكهرباء، الأمر الذي قد يشهد عددا متزايدا من المنازل والشركات تستفيد استفادة كاملة من مصادر الطاقة المتجددة - مما يقلل من آثار الكربون.


المؤلف
جيسيكا ويليامز هي محلل في التقييمات العالمية S & P. وركزت بحوث المخاطر البيئية والمناخية على انتقال الطاقة وتخزينها، والسياسة المناخية، وخطر إسغ.


(كما نشرت في يناير / فبراير 2018 طبعة من التكنولوجيا البحرية مراسل )