وفي ظل البيئة الحالية، أصبح توليد الطاقة حاجة سائدة بسبب الطلب العالمي المتزايد. ولحسن الحظ، هناك مصادر طاقة متنوعة، الكثير منها متجدد، أي أنها لا تستنزف الموارد الطبيعية وتقدم بديلاً أنظف للوقود الأحفوري. من بينها تبرز طاقة المد والجزر الديناميكيةوهي طريقة للاستفادة من حركات المد والجزر لتوليد الكهرباء.
تستكشف هذه المقالة بالتفصيل خصائص هذه التكنولوجيا الناشئة وتشغيلها وأهميتها والتي يمكن أن تغير الطريقة التي ننتج بها الطاقة. سنقوم أيضًا بتقييم مزاياها وعيوبها، بالإضافة إلى قابليتها للتطبيق بشكل عام.
نموذج الطاقة
حاليا، و نفط ولا يزال يشكل المصدر الرئيسي للطاقة العالمية، ويستخدم لتوليد الوقود وإنتاج المنتجات المشتقة منه. ومع ذلك، فإن استغلاله يواجه مشكلة كبيرة: فالنفط مورد غير متجدد. وهذا يعني أنه بمجرد استنفادها، لن يكون من الممكن تجديدها لملايين السنين. علاوة على ذلك، فإن استخدامه المكثف يولد انبعاثات غازات الدفيئة المسؤولة عن تغير المناخ.
وبالتالي، الطاقات المتجددة وهي تجتذب اهتمام العلماء والشركات والحكومات في جميع أنحاء العالم. ويتم الحصول على هذه الطاقات من مصادر لا تستنزف مع استخدامها، على عكس الوقود الأحفوري. من بينها تبرز طاقة مياه البحروالتي تستفيد من حركات المد والجزر لتوليد الكهرباء. وبهذه الطريقة، يتم توفير مصدر نظيف ومستدام للطاقة.
عملية طاقة المد والجزر
السمة الرئيسية لل طاقة مياه البحر إنه اعتمادها على حركة الماء. على عكس مصادر الطاقة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، توفر طاقة المد والجزر إمكانية فريدة للتنبؤ: حيث يمكن حساب دورات المد والجزر بدقة كبيرة. وهذا يعني أنه على المدى الطويل، يمكن لطاقة المد والجزر أن توفر تدفقًا مستقرًا ويمكن التنبؤ به للكهرباء.
هناك قوتان رئيسيتان تسببان المد والجزر: قوة الجذب شمس و هلال على الأرض. وعلى وجه الخصوص، يلعب القمر دورًا أساسيًا، نظرًا لأن قربه من الأرض يولد قوة جذب أكبر للمياه في المناطق الساحلية. تؤدي الاختلافات في شدة هذا الجذب إلى ارتفاع وانخفاض المد والجزر، مما يؤدي إلى تحريك كميات كبيرة من المياه التي يمكن استخدامها لتوليد الطاقة.
وللاستفادة من هذه الحركة، يتم وضع مرافق طاقة المد والجزر الأنهار العميقة، أفواه أو مصبات الأنهار. وفي هذه الأماكن، يمكن استخدام الفرق في مستوى المياه أثناء المد العالي والمنخفض لتوليد الكهرباء من خلال التوربينات الهيدروليكية.
طاقة المد والجزر الديناميكية
هناك ثلاث طرق رئيسية لتسخير طاقة المد والجزر:
- مولد تيار المد والجزر: يستخدم هذا النظام الطاقة الحركية لتحريك المياه لتدوير التوربينات، وهي تشبه إلى حد كبير كيفية عمل توربينات الرياح في طاقة الرياح. هذه الطريقة أقل تدخلاً وأرخص من الطرق التقليدية.
- سد المد والجزر: تستخدم سدود المد والجزر الطاقة الكامنة المخزنة في فرق الارتفاع بين المد العالي والمنخفض. وهذا النظام، رغم فعاليته، يتطلب بنية تحتية كبيرة وله تأثير بيئي كبير.
- ديناميات المد والجزر أو طاقة المد والجزر الديناميكية: وهذه تقنية نظرية أكثر منها تقنية عملية، ولكنها تتمتع بإمكانات كبيرة. وتتكون من بناء سدود ضخمة يتراوح طولها من 30 إلى 50 كيلومتراً من الساحل إلى البحر. ومن شأن هذه السدود أن تولد اختلافات في منسوب المياه، مما يسبب تيارات يمكن استخدامها لتحريك التوربينات.
مزايا وعيوب طاقة المد والجزر الديناميكية
مثل أي مصدر للطاقة، فإن طاقة المد والجزر الديناميكية لها مزايا وعيوب:
المزايا:
- هل مصدر طاقة متجددة: لن يختفي المد والجزر أبدًا، لذلك فهو مصدر لا ينضب للطاقة.
- لديه تأثير بيئي منخفض من حيث الانبعاثات: على عكس الطاقة النووية أو الهيدروكربونات، فإنها لا تنتج منتجات ثانوية سامة أو غازات ملوثة.
- La الكهرباء المولدة يمكن التنبؤ بها: من خلال معرفة دورات المد والجزر، يمكن التنبؤ بدقة بموعد توفر هذه الطاقة.
العيوب:
- Su الكفاءة منخفضة نسبيا مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
- المرافق لديها ارتفاع تكلفة البناء والصيانة، مما يحد من صلاحيتها في العديد من المناطق.
- يمكنك الحصول على تأثير كبير على النظم البيئية البحريةمما يؤثر على الحيوانات والنباتات المحلية.
دراسات حالة طاقة المد والجزر
في جميع أنحاء العالم، هناك بالفعل العديد من المشاريع التي تستفيد من طاقة المد والجزر. وعلى الرغم من أن هذه التكنولوجيا لا تزال في مهدها، فقد أثبتت أنها خيار قابل للتطبيق في الأماكن ذات الظروف المواتية. ومن أبرز المشاريع ما يلي:
- لا رانس سنترال (فرنسا): تم افتتاحها عام 1966، وهي من أقدم وأكبر محطات الطاقة المركبة في العالم، وتولد 240 ميجاوات.
- بحيرة سيهوا المركزية (كوريا الجنوبية): تم افتتاح أكبر محطة لتوليد طاقة المد والجزر في العالم، بقدرة 254 ميجاوات، في عام 2011.
- مشروع سوانسي تيدال لاجون (المملكة المتحدة): هدفها توليد أكثر من 320 ميجاوات، لكنها لا تزال في مرحلة التخطيط.
وقد أظهر استخدام هذه المحطات في مثل هذه المواقع أنه مع الاستثمار المناسب، يمكن لطاقة المد والجزر أن تكون بديلاً موثوقًا لأشكال أخرى من الطاقة المتجددة.
ومن خلال هذه المعلومات، من الواضح أن طاقة المد والجزر الديناميكية، رغم أنها لا تزال في المرحلة النظرية في كثير من الحالات، لديها إمكانات كبيرة لتصبح مصدرًا مهمًا للطاقة في العقود القادمة.