تتطلب عملية الحفاظ على درجة حرارة الأرض ضمن الحد المطلوب جهوداً كبيرة في سبيل تقليل الانبعاثات الكربونية الصادرة من الأنشطة البشرية.
وعلى الرغم من ارتفاع الاستثمارات المخصص لمشاريع الطاقة المتجددة وخصوصاً في الدول المتقدمة، إلا أن تأثير ذلك لم يكن كافياً، فنحن بحاجة إلى خفض هذه الانبعاثات بشكل أكبر وبطريقة أسرع.
تعد الطاقة المتجددة وإنتاج الطاقة الكهربائية منخفضة الكربون من أولى وأهم الطرق التي يمكن الاعتماد عليها في تقليل الانبعاثات الكربونية للتقليل من آثار تغير المناخ.
نتعرف في هذا المقال على أحد طرق إنتاج الطاقة من مصادر متجددة، وهي (طاقة الأمواج – Wave energy) ما هي وما هي مكونات النظام والتحديات التي تواجهها.
طاقة الأمواج وأنظمتها
تعد طاقةُ الأمواجِ أكبر مصدر لإنتاج الطاقة غير مستغل في العالم، على الرغم من كبر حجم المسطحات المائية المنتشرة في العالم إلا أن الاعتماد على هذا المصدر غير مستغل بشكل كافي حتى الآن.
ولكن كيف يتم إنتاج الطاقة من الأمواج؟
تبدأ هذه العملية عندما تقوم الرياح بتحريك مياه البحر عند ملامستها، ثم ينتج عنها الأمواج والأمواج الكبيرة – Swells التي يمكن أن تنتقل لمسافات في المحيط تصل إلى آلاف الكيلومترات، ثم تقوم محولات خاصة بتحويل طاقة الأمواج والأمواج الكبيرة إلى طاقة كهربائية.
يوجد أربعة تصاميم لأنظمة طاقة الأمواج شائعة في الوقت الحالي وهي:
- الماص النقطي – A point absorber: وهو عبارة عن جسم عائم يتم تثبيته في قاع المياه ويتحرك صعوداً وهبوطاً حسب حركة الأمواج ويتم تحويل هذه الحركة إلى طاقة كهربائية.
- أجهزة الكتلة الدوارة – Rotating mass devices: وتطوف على سطح المياه وتتحرك مع حركة الأمواج وتؤدي هذه الحركة إلى تحريك وزن ليقوم بتشغيل مولد كهربائي.
- العتبة العائمة المفصلية – Hinged Raft: وهو عبارة عن هيكل عائم يتكون من عدة أجزاء متصلة ببعضها، ترتفع وتنخفض مع حركة الأمواج مولدة طاقة عند أجزاء الربط بين أجزائها.
- عمود الماء المتذبذب – Oscillating Water Column: وهو عبارة عن هيكل مجوف مغمور جزئياً في المياه، وفي الجزء العلوي منه يتم حبس الهواء، تؤدي حركة الأمواج إلى ضغط وتحريك الهواء الموجود في الجزء العلوي فيقوم بتحريك عنفة لتوليد الكهرباء.
كل واحد من هذه التصاميم يمكن استخدام لأغراض وبيئات معينة، وفي نفس الوقت يتم تطوير تصاميم أخرى تناسب بيئات وتطبيقات أخرى أكثر تنوعاً.
أرقام حول محطات طاقة الأمواج
تشير الدراسات إلى أن استغلال مصدر طاقة الأمواج في العالم يمكن أن يؤدي إلى إنتاج 29,500 تيراواط ساعة سنوياً وهذا يعادل عشرة أضعاف استهلاك أوروبا للطاقة سنوياً والذي يبلغ 3,000 تيراواط ساعة، وتعد السواحل الغربية الأطلسية لأوروبا وأميركا الشمالية وأستراليا وأميركا الجنوبية وأفريقيا أكثر المناطق التي يمكن أن تكون مصدراً غنياً بطاقة الأمواج.
بدأت محاولات إنتاج الطاقة من الأمواج قديماً منذ القرن التاسع عشر ولكن في الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي تم إطلاق عدد من المشاريع الفعلية والتي كانت متفاوتة في نجاحها، ولكن في 1991 تم بناء أول محطة طاقة أمواج متصلة بالشبكة – LIMPET في جزيرة أيسلاي الأسكتلندية.
أما بالنسبة لمحطات طاقةِ الأمواجِ في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، تهدف سلطنة عُمان إلى إطلاق أول مشروع طاقة أمواج من خلال برنامج يهدف إلى استغلال الطاقات المتجددة والذي يخدم أهداف رؤية عمان 2040.
بدأت محطة موتريكو لطاقة الأمواج كمشروع تجريبي صغير في إسبانيا، قبل أن تصبح أول محطة تجارية في العالم. تقع المحطة على الرصيف البحري وتستخدم تقنية عمود الماء المتذبذب لتحويل الطاقة الحركية للأمواج إلى كهرباء. تتكون المحطة من 16 غرفة مزودة بتوربينات هواء، وتنتج حوالي 300 ميجاواط ساعة سنوياً.
التحديات التي تواجه توليد الطاقة من حركة الأمواج
التحديات البيئية:
تأثيرها على الحياة البحرية: يمكن أن تؤدي محطات طاقةِ الأمواجِ إلى اضطراب في الموائل البحرية وتصرفات الكائنات البحرية، مما يؤدي إلى إزعاج الثدييات البحرية. قد يؤدي محاولة اكتشاف الحيوانات لأجهزة المحطات إلى اصطدامها بها أو تشابكها في كابلات التثبيت.
التأثير على الحقول الكهرومغناطيسية: قد تؤدي الحقول الكهرومغناطيسية الناتجة عن تركيبات الطاقة الموجية إلى تعطيل تغذية وتوجيه الكائنات البحرية.
التأثير على البيئة البحرية: قد تؤدي التفاعلات بين الأمواج وأجهزة إنتاج الطاقة إلى تغييرات في خصائص الأمواج، مما يؤثر على حركة الرواسب والتيارات المحيطية وهيكل العمود المائي بشكل عام.
التحديات الاقتصادية:
تكلفة التركيب والصيانة: تعد تكاليف تركيب وصيانة محطات طاقة الأمواج عالية، مما يشكل عائقًا كبيرًا أمام التوسع في استخدام هذه الطاقة. تتطلب التجهيزات الأولية استثمارات رأس مال كبيرة لتصميم أنظمة قادرة على تحمل الملوحة والرياح القوية وظروف الطقس السيئة.
التكاليف التشغيلية: تتطلب الصيانة المستمرة تكاليف عالية بسبب البلى المستمر الناتج عن التعرض لعناصر البحر القاسية.
تكلفة الموقع والتثبيت: يمكن أن تكون تكلفة العثور على موقع مناسب تحت الماء لهذه الأجهزة وتثبيتها بأمان أعلى من تكلفة جهاز إنتاج الطاقة نفسه.
خلاصة
زيادة الطلب على مصادر الطاقة بشكل عام عاليماً والحاجة إلى تخفيض انبعاثات الكربون ,وتبني طرق لإنتاج الطاقة عديمة الانبعاثات جميعها عوامل تدفعنا للتفكير في التوجه إلى حلول مثل طاقة الأمواج لإنتاج الطاقة.
قد تكون تقنيات إنتاج الطاقةِ من الأمواجِ بدائية ومازالت بحاجة إلى تطوير لكن بما أن الاستثمار العالمي بالطاقات المتجددة بازدياد فيجب منح هذا المصدر المزيد من الاهتمام.
وأخيراً فإن حجم الطاقة الذي يمكن توليده منه كبير جداً وواعد، هذا بجانب الحاجة إلى زيادة مزيج الطاقة عالمياً لزيادة موثوقيتها واستقرارها.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
Ocean Europe Energy, CorPower Ocean, Solarabic, Interreg Europe
