طاقة المد والجزر: توربينات فعالة ومشاريع جديدة من أجل مستقبل مستدام

La طاقة مياه البحر وهو أحد مصادر الطاقة المتجددة الواعدة، على الرغم من أنه أقل تطوراً مقارنة بمصادر أخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. ويعتمد على استخدام المد والجزر، وحركة المياه الناتجة عن الجاذبية التي يمارسها كل من القمر والشمس على الأرض. وعلى الرغم من أن هذه الطاقة تتمتع بإمكانات هائلة، إلا أن التكلفة والصعوبات التكنولوجية أبطأت تطورها على مستوى العالم.

بفضل مشروع ممول من الاتحاد الأوروبي مثل فلوتيك (تسويق طاقة المد والجزر العائمة)، يتم إحراز تقدم كبير. وقد نجح هذا المشروع في تصنيع توربينة ليست فعالة فحسب، بل تقترب من مستويات الأداء المشابهة لتوربينات الرياح البحرية. وقد كان المشروع بمثابة مثال للمسار الذي يجب أن تتبعه التطورات في هذا القطاع لتحويل طاقة المد والجزر إلى خيار قابل للتطبيق وتنافسي في المستقبل القريب.

تطوير توربينات ذات كفاءة

لقد قام مشروع FLOTEC بتصنيع توربين يمثل علامة فارقة في تاريخ طاقة المد والجزر، حيث تمكن من توليد أكثر من 18 ميجاوات خلال 24 ساعة متواصلة. وهذا المستوى من الكفاءة قريب بشكل ملحوظ من أداء توربينات الرياح البحرية، مما يفتح نافذة من الإمكانيات لتسويق طاقة المد والجزر.

ويعد هذا الإنجاز مهمًا لأنه حتى وقت قريب، لم تتطور طاقة المد والجزر بقدر تطور الطاقات المتجددة الأخرى. وميزة توربينات المد والجزر هي أنها تستفيد من كثافة الماء الأكبر مقارنة بالهواء، مما يسمح بالتقاط المزيد من الطاقة الحركية في كل دورة للشفرات.

أحد التحسينات الرئيسية التي سمحت بزيادة كفاءة التوربين الذي طورته FLOTEC هو زيادة قطر الدوار، من 16 إلى 20 مترًا. وقد أدى هذا التغيير إلى زيادة إنتاج الطاقة بنسبة 50%، وهي قفزة حاسمة لتحويل هذه التكنولوجيا إلى خيار موفر للطاقة.

مزايا وتحديات طاقة المد والجزر

الفائدة الرئيسية لطاقة المد والجزر هي القدرة على التنبؤ. على عكس مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، تتمتع طاقة المد والجزر بميزة أن المد والجزر أحداث يمكن التنبؤ بها، مما يسمح بالتخطيط الفعال لإنتاج الكهرباء.

ومع ذلك، فإن التحديات التي تواجه تطورها الكامل كبيرة. البيئة البحرية هي بيئة معقدة، لأنها تتطلب هندسة قوية قادرة على ذلك مقاومة الظروف القاسيةمثل التآكل بالمياه المالحة وتأثيرات الحشف الحيوي (تراكم الكائنات الحية على الأسطح) والتآكل بالتجويف. علاوة على ذلك، فإن إنشاء البنية التحتية تحت سطح البحر يمثل تكاليف عالية للتركيب والصيانة.

التحدي الآخر ذو الصلة هو الأثر البيئي. ويجب تصميم التوربينات بحيث لا تتداخل سلباً مع الحيوانات البحرية مثل الثدييات أو الأسماك. وبهذا المعنى، حقق مشروع FLOTEC تقدمًا كبيرًا من خلال دمج التقنيات التي تقلل من هذه التأثيرات، وهو أمر ضروري للحصول على الموافقات التنظيمية وتقليل الاعتراضات الاجتماعية.

مشاريع طاقة المد والجزر في العالم

أحد أهم المشاريع من حيث الحجم هو نظام طاقة المد والجزر MeyGen في اسكتلندا، والذي يمثل أكبر مجموعة من التوربينات التشغيلية المتعددة في العالم. قام هذا النظام بقدرة 6 ميجاوات بتصدير ما يقرب من 25 جيجاوات ساعة من الكهرباء إلى الشبكة الوطنية منذ تركيبه في المرحلة 1أ، وهو ما يغطي متوسط ​​الاستهلاك السنوي لحوالي 3.800 منزل بريطاني.

فيما يتعلق بالابتكار، قدم مشروع ELEMENT أيضًا مساهمات مهمة، حيث قام بتطوير نظام التحكم الذكي مما يعمل على تحسين أداء التوربينات من خلال توقع وإدارة الأحمال الميكانيكية التي تؤثر على تشغيلها بشكل أفضل. يمكن لهذا النوع من التكنولوجيا أن يزيد من العمر الإنتاجي للتوربينات ويقلل من تكاليف الطاقة بنسبة تزيد عن 17% طوال دورة حياتها.

المبادرات والتطورات المستقبلية

ومن التطورات الملحوظة الأخرى توربين Orbital Marine Power O₂، الذي يعتبر الأقوى في العالم بقدرة إنتاجية تبلغ شنومكس مو. وهذه التكنولوجيا قيد التشغيل بالفعل في جزر أوركني بالمملكة المتحدة، ولديها القدرة على إمداد 2.000 منزل سنويًا، بالإضافة إلى المساهمة في إنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي.

كما حقق مشروع D2T2، الذي يموله الاتحاد الأوروبي، تقدمًا في خفض تكاليف التشغيل بنسبة إزالة علب التروس في التوربينات وتستخدم نظام النقل المباشر الذي يسمح بتوليد الكهرباء بتيارات منخفضة السرعة. وقد سمح هذا التقدم التكنولوجي بتخفيض تكاليف إنتاج طاقة المد والجزر بنسبة 30%. تعمل مشاريع مماثلة، مثل NEMMO، على تحسين مواد الشفرات لمقاومة التآكل وتأثيرات الحشف الحيوي في البيئات البحرية المعقدة.

إن طاقة المد والجزر، على الرغم من أنها لا تزال في مرحلة التطوير مقارنة بالمصادر الأخرى، هي تقنية لديها القدرة على أن تصبح أحد مصادر الطاقة المتجددة الرئيسية في المستقبل. وتمهد الجهود البحثية الحالية والتقدم في الكفاءة الطريق نحو مستقبل أنظف وأكثر استدامة، حيث تلعب الطاقة المتجددة دوراً مهيمناً على نحو متزايد. وبفضل إمكانية التنبؤ بها، توفر طاقة المد والجزر مزايا كبيرة مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى، ومع وجود بنية تحتية كافية واستثمارات أكبر، يمكن أن تتحول من كونها وعدا إلى حقيقة ملموسة.