الطاقة البحرية إنها واحدة من أقل أشكال الطاقة المتجددة استغلالاً في العالم اليوم. ومع ذلك، تتمتع المحيطات والبحار بإمكانات هائلة من الطاقة، والتي إذا تم استخدامها بشكل صحيح، يمكن أن تلبي جزءًا كبيرًا من الطلب العالمي على الكهرباء. وهذا الشكل من الطاقة له مصادر متعددة، مثل الأمواج والمد والجزر والتيارات المحيطية والتدرجات الحرارية والتدرجات المالحة. وعلى الرغم من مميزاته، إلا أن تطويره كان بطيئًا بسبب التكلفة العالية والتحديات التكنولوجية المرتبطة به.
أنواع الطاقة البحرية
هناك عدة طرق للاستفادة من الطاقة البحريةولكل منها تقنياتها وتحدياتها الخاصة. ونحن هنا بالتفصيل أهمها:
طاقة الأمواج
يُعرف أيضًا باسم طاقة الأمواجويتم الحصول على هذا الشكل من الطاقة البحرية من خلال الاستفادة من حركة الأمواج على سطح المحيط. تتولد الأمواج نتيجة لتأثير الرياح على الماء، وبما أن الرياح تتولد عن الإشعاع الشمسي، فيمكن اعتبار طاقة الأمواج مشتقة من طاقة الشمس.
تحتوي الموجات على كمية كبيرة من الطاقة الحركية بسبب حركتها التذبذبية. وتتمتع بعض مناطق الكوكب، وخاصة تلك التي تتمتع برياح مستمرة، بإمكانية كبيرة لتسخير هذا النوع من الطاقة. على سبيل المثال، في مناطق شمال المحيط الأطلسي، يمكن أن تصل الطاقة الموجودة في الأمواج إلى 70 ميجاوات لكل كيلومتر مربع.
هناك تقنيات مختلفة لالتقاط طاقة الأمواج. أجهزة مثل أعمدة الماء المتذبذبة، و المخففات س لوس الإنهاء العائمة. تعمل هذه الآليات على تحويل حركة الأمواج إلى طاقة مفيدة من خلال التوربينات أو الأنظمة الهيدروليكية.
طاقة المد والجزر
La طاقة مياه البحر ويتم إنشاؤه من خلال الاستفادة من ارتفاع وانخفاض منسوب المياه الناتج عن المد والجزر، والذي يحدث بسبب جاذبية الشمس والقمر على المحيطات. هذه الظاهرة، التي تحدث بطريقة يمكن التنبؤ بها، تجعل طاقة المد والجزر مصدرًا موثوقًا للغاية.
تتكون الأنظمة الرئيسية المستخدمة لالتقاط طاقة المد والجزر من بناء السدود أو السدود في المناطق الساحلية حيث يتغير مستوى المياه بشكل كبير مع المد والجزر. عندما تفتح بوابات الفيضان، تمر المياه عبر التوربينات، وتولد الكهرباء.
ومن الأمثلة البارزة على استخدام هذه التكنولوجيا محطة لارانس لطاقة المد والجزر في فرنسا، والتي تبلغ طاقتها 240 ميجاوات.
الطاقة من تيارات المحيط
ال تيارات المحيط هي تحركات الكتل المائية التي تحدث في المحيطات نتيجة لفعل الرياح والعوامل الجيوفيزيائية الأخرى. وللاستفادة من الطاقة الحركية لهذه التيارات، يتم استخدام توربينات تحت الماء تشبه توربينات الرياح، ولكنها تتكيف مع البيئة المائية.
ويتمثل التحدي الرئيسي أمام تطوير هذه التكنولوجيا في عدم انتظام سرعة التيارات البحرية، فضلا عن الصعوبة الفنية والاقتصادية في تركيب وصيانة التوربينات في قاع المحيط.
التدرجات الحرارية
La طاقة التدرج الحراري ويقوم على الاستفادة من الفرق في درجات الحرارة بين المياه السطحية، التي يتم تسخينها بواسطة الإشعاع الشمسي، والمياه العميقة، التي تظل باردة. وتحدث هذه الظاهرة في المناطق الاستوائية أو الاستوائية، حيث يكون التدرج الحراري بين السطح وأعماق المحيطات كبيرا طوال العام.
ولتحويل هذه الطاقة إلى كهرباء، يتم استخدام أنظمة تعمل وفق دورة ديناميكية حرارية (دورة رانكين عمومًا). ومع ذلك، فإن ربحية هذه المصانع لا تزال محدودة بسبب الأنظمة المعقدة والمكلفة اللازمة لتشغيلها.
التدرجات الملحية
La طاقة التدرجات المالحةأو الطاقة الزرقاءويتم الحصول عليها من خلال الاستفادة من الفرق في تركيز الملح بين مياه البحر ومياه الأنهار العذبة. يتم التقاط هذه الطاقة بشكل رئيسي من خلال عمليات التناضح العكسي أو التحليل الكهربائي.
حاليًا، هذه التكنولوجيا في مرحلة تجريبية، مع مشاريع تجريبية مثل مشروع Statkraft في النرويج، الذي افتتح أول مصنع للتناضح في العالم في مضيق أوسلو.
كيفية تسخير هذه الطاقة
ولا يزال تسخير الطاقة البحرية يشكل تحديا، ولكن إمكاناتها هائلة. ال طاقة الأمواج فهي الدولة التي حققت أكبر قدر من التقدم من حيث البحث والتطوير، مع مشاريع رائدة في أماكن مثل المملكة المتحدة والبرتغال. ومع ذلك، طاقة مياه البحرعلى الرغم من تأثيره المحلي، فقد تم استخدامه بنجاح في مواقع مثل لارانس، على الرغم من أنه لم يتم تكراره على نطاق واسع بسبب تأثيره البيئي الكبير.
ال تيارات المحيطورغم أنها واعدة، إلا أنها تواجه مشكلة حركة الملاحة البحرية في بعض المناطق ذات الأهمية العالية. ومع ذلك، إذا تم تطوير التكنولوجيا لنشر التوربينات في مناطق عميقة بما فيه الكفاية، فمن الممكن تقليل هذا العيب.
ومن ناحية أخرى، فإن استخدام التدرجات الحرارية والمالحة لا يزال في مرحلة تجريبية، وغير مربح في الوقت الراهن. على الرغم من أن هذا لا يعني أن هذه التقنيات ليس لها مستقبل، حيث أن الاستثمار في البحث والتطوير مستمر.
إمكانات الطاقة البحرية في المستقبل
وكان تطوير التكنولوجيات البحرية أبطأ من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية، ولكن إمكاناتها واضحة. ووفقاً لوكالة الطاقة الدولية، من المتوقع أن تساهم الطاقة البحرية بحلول عام 2050 بنسبة 10% من توليد الكهرباء في أوروبا، وهو ما يُظهر أفقاً واعداً.
إن تطوير التكنولوجيات الجديدة، إلى جانب زيادة التعاون الدولي، يقود العديد من المشاريع الرائدة في جميع أنحاء العالم. وتتصدر مناطق مثل اسكتلندا وإسبانيا والنرويج الطريق في هذا المجال، من خلال مشاريع تهدف إلى توليد طاقة الأمواج والمد والجزر.
وفي أمريكا اللاتينية، بدأت دول مثل شيلي والبرازيل والمكسيك في تطوير مشاريع الطاقة البحرية الخاصة بها، مما يدل على أن الاهتمام بهذه التقنيات بدأ ينتشر عالميًا.
وبدعم من السياسات الحكومية والتمويل الكافي، من المرجح أن تصبح الطاقة البحرية جزءًا لا يتجزأ من مزيج الطاقة العالمي في العقود المقبلة. هذه الطاقات ليست فقط متجددة ولا تنضب، بل لها أيضًا تأثير بيئي منخفض ويمكن أن يولد آلاف فرص العمل في صناعة الطاقة المتجددة.
ومع استمرار التقدم التكنولوجي وتخفيض التكاليف، ستلعب الطاقة البحرية دورًا حاسمًا في الانتقال إلى مستقبل الطاقة النظيفة والمستدامة.