الطاقات البحرية: تقنيات الإمكانات والاستغلال

يعد البحر أحد أقوى مصادر الطاقة المتجددة وغير المستغلة. ومن بين جميع الطاقات المتجددة، تبرز تلك المستمدة من الموارد البحرية من حيث إمكاناتها. والسبب في كفاءتها هو أنها مناطق مفتوحة شاسعة، مثل المحيطات، فهي لا تواجه حواجز أو ظلال تحجب الرياح أو التيارات، مما يتيح الاستفادة القصوى من هذه الموارد. أدناه، نعرض بالتفصيل المصادر الرئيسية للطاقة البحرية والحالة الراهنة لتطورها.

الرياح البحرية

La طاقة الرياح البحرية وهي واحدة من التقنيات الأكثر تطوراً وتنافسية في مجال الطاقات البحرية. وفي نهاية عام 2009، بلغت القدرة المركبة لطاقة الرياح البحرية 2.063 ميجاوات. وتتصدر الدنمرك والمملكة المتحدة هذا القطاع، ولكن دولاً مثل الصين تتحرك إلى الأمام بسرعة، وتستثمر في التكنولوجيا المتطورة لزيادة كفاءة توربينات الرياح البحرية.

إن إمكانات الرياح البحرية هائلة، وخاصة في أعماق المحيطات، حيث تكتسب توربينات الرياح العائمة المزيد من الأرض. وميزة هذه المواقع هي أن الرياح أكثر استقرارا وذات جودة أعلى بسبب عدم وجود عوائق مثل الجبال أو المباني، مما يسمح بتوليد طاقة أكبر بشكل مستمر.

وتشير التقديرات إلى أن 80% من موارد الرياح على الكوكب موجودة في البحر، مما يجعل هذه التكنولوجيا أساسية لمستقبل الطاقة المتجددة. علاوة على ذلك، المنصات العائمة إنها حل للاستفادة من الرياح في مناطق أعماق المحيطات، مما يعزز نمو هذه الصناعة.

مثال على هذا التطور هو الحديقة البحرية هيويندوتقع في بحر الشمال على بعد 25 كيلومتراً قبالة سواحل اسكتلندا، وتستخدم توربينات الرياح العائمة. ومن المتوقع أن تتوسع هذه الأنواع من الحلول على نطاق واسع في المستقبل القريب.

طاقة الأمواج

La طاقة الأمواج o تستخدم الطاقة الموجية الحركة الموجية لسطح الماء لتوليد الكهرباء. ورغم أنها لا تزال في مراحل تجريبية، إلا أن هذه التكنولوجيا تتمتع بإمكانات كبيرة، خاصة في المناطق ذات الأمواج القوية مثل ساحل المحيط الأطلسي في أوروبا.

هناك أنواع مختلفة من التقنيات قيد التطوير لالتقاط هذه الطاقة:

• عمود الماء المتأرجح (OWC): يتم تطوير مشروع مبتكر يستخدم هذه التكنولوجيا في إقليم الباسك. ويتكون من عمود شبه مغمور حيث تعمل حركة الأمواج على ضغط الهواء الموجود في العمود، مما يحرك توربينا يولد الكهرباء.
• المخففات وامتصاص: تقوم هذه الأجهزة بالتقاط حركة الموجات وتحويلها إلى طاقة ميكانيكية تتحول فيما بعد إلى كهرباء.
• أنظمة الفائض والإنهاء: تستفيد هذه الأنظمة من تأثير الأمواج على الهيكل لتوليد الكهرباء.

وفي موتريكو (إسبانيا)، تم بالفعل تركيب العديد من توربينات الأمواج التي تولد ما يصل إلى 296 كيلوواط، مما يدل على أن طاقة الأمواج أصبحت حقيقة متنامية في مجال مصادر الطاقة المتجددة.

طاقة المد والجزر

La طاقة مياه البحر يتم إنشاؤه من خلال الاستفادة من صعود وهبوط المد والجزر. تعتمد معظم أنظمة المد والجزر الحالية على بناء سد يشكل خزانًا طبيعيًا. أثناء المد العالي، يملأ الماء هذا الخزان، وبعد ذلك، مع انحسار المد، يتم إطلاق المياه من خلال التوربينات التي تولد الكهرباء.

واحدة من أقدم وأكبر الأمثلة على هذه التكنولوجيا هي محطة طاقة المد والجزر لا رانس في فرنسا، والتي تم تشغيلها منذ عام 1966. وعلى الرغم من أن هذه الأنظمة لها قيود، مثل الحاجة إلى ارتفاع الأمواج إلى 5 أمتار على الأقل والتغيير المحتمل للنظم البيئية الساحلية، إلا أنها لا تزال خيارًا قابلاً للتطبيق في الأماكن التي تشهد مدًا شديدًا. كوريا الجنوبية لديها أيضا مرافق مماثلة.

الطاقة من تيارات المحيط

خيار آخر للحصول على الطاقة من البحر هو من خلال تيارات المحيط. ومثل طاقة الرياح، يستخدم هذا المصدر قوة حركة المياه المستمرة لتحريك التوربينات المغمورة التي تولد الكهرباء. المثال الأكثر تمثيلا هو النظام SeaGen، توربين بحري يقع في مضيق سترانجفورد. يمكن لهذا النظام توليد ما يصل إلى 1,2 ميجاوات يوميًا، مما يجعله واحدًا من أكثر مشاريع الطاقة الحالية للمحيطات كفاءة.

وعلى الرغم من أن إسبانيا لا تمتلك مناطق ذات تيارات بحرية مثالية لهذا النوع من المشاريع، إلا أن بعض المناطق، مثل مضيق جبل طارق والساحل الجاليكي، يمكن أن تستضيف هذا النوع من المرافق في المستقبل.

التدرج الحراري للمحيطات

يعتمد مصدر الطاقة هذا على الفرق في درجات الحرارة بين سطح البحر والمياه العميقة. وفي المناطق الاستوائية والاستوائية، حيث يمكن أن يتجاوز الفرق 20 درجة مئوية، يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء. يستخدم النظام دورة ديناميكية حرارية، مثل دورة رانكين، لتحريك توربينة توليد.

وعلى الرغم من أن هذه التكنولوجيا في مراحلها الأولى من التطور، فإن دولًا مثل الهند واليابان وهاواي تستثمر في الأبحاث المتعلقة بمحطات المد والجزر هذه.

التدرج الملحي والضغط الأسموزي

استخدام التدرج الملحي، المعروف أيضًا باسم الطاقة الزرقاء، يعتمد على الفرق في تركيز الملح بين مياه البحر والأنهار. ومن خلال عملية التناضح، يولد هذا الاختلاف طاقة يمكن تحويلها إلى كهرباء. في النرويج، يجري تطوير إحدى أولى محطات الطاقة التناضحية في مضيق أوسلو.

إن استخدام هذه التقنيات له إمكانات هائلة، حيث أن مصبات الأنهار ودلتا الأنهار حول الكوكب توفر فرصًا عديدة لتنفيذها.

على الرغم من أن البحر يوفر موارد طاقة متعددة ذات إمكانات هائلة، فإن معظم التقنيات التي تستفيد منها لا تزال في مرحلة البحث أو التطوير. والاستثناء هو طاقة الرياح البحرية، التي تتمتع بالفعل بالنضج التكنولوجي والقدرة التنافسية في السوق.

تتمثل العقبات الرئيسية أمام التطوير الهائل للطاقات البحرية في ارتفاع تكاليف التنفيذ والحاجة إلى مواصلة التقدم التكنولوجي لضمان إنتاج فعال ومستدام. ومع ذلك، فإن مستقبل الطاقة المتجددة سيعتمد إلى حد كبير على التقدم المحرز في هذا القطاع.