طاقة المد والجزر الأمريكية: هل يمكنها تلبية 57% من الطلب على الكهرباء؟ دراسة تكشف الإمكانات الهائلة

إمكانات المحيطات غير المستغلة تظهر بقوة

يجري العمل حاليًا قبالة سواحل ولاية ماساتشوستس على مبادرة رائدة، حيث تقوم شركة مقرها ألاسكا بنشر توربينات مبتكرة وصغيرة الحجم في تيارات المد والجزر القوية. يهدف هذا المشروع التجريبي إلى استغلال موارد طاقة المد والجزر الهائلة وغير المستغلة إلى حد كبير في الولايات المتحدة. يتم اختبار التكنولوجيا في التيارات الديناميكية بالقرب من كيب كود، وهو بيئة واقعية صارمة مصممة لتقييم أدائها وقدرتها على التحمل. قد يمهد النجاح هنا الطريق للنشر على نطاق تجاري لحل طاقة نظيفة. إن الآثار المترتبة على أمن الطاقة الوطني وجهود إزالة الكربون هائلة.

كشف تقييم أجرته المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في عام 2021 أن الإمكانات النظرية الإجمالية لمصادر طاقة المحيطات عبر الولايات المتحدة تبلغ 2,300 تيراواط ساعة سنويًا. ويمثل هذا الرقم جزءًا كبيرًا، حوالي 57 بالمائة، من إجمالي استهلاك الكهرباء في البلاد المسجل في عام 2019. وأكد تقرير NREL أن التقاط جزء بسيط من هذه الإمكانات التقنية سيعزز بشكل كبير إمدادات الطاقة في البلاد. في الوقت الحالي، تفتقر الولايات المتحدة إلى أي منشآت تجارية عاملة لطاقة المد والجزر. لذلك، يمثل نموذج التوربينات المعيارية الذي يخضع للتجارب في قنوات المد والجزر في كيب كود خطوة حاسمة نحو تحقيق رؤية الطاقة النظيفة هذه وسد الفجوة نحو الجدوى التجارية.

تصميم معياري يعد بالقدرة على التوسع

على عكس العديد من النماذج الأولية الحالية لطاقة المد والجزر التي تتضمن هياكل كبيرة مثبتة في قاع البحر، فإن الوحدة قيد الاختبار في موقع اختبار المد والجزر للتعاون في مجال الطاقة المتجددة البحرية (MRECo) في بورن (BTTS) أصغر حجمًا بشكل ملحوظ ومصممة لتكون معيارية. يمكن لهذا الخصائص أن تبسط عملية التركيب بشكل كبير، وتسمح بتوسيع العمليات بسهولة أكبر، وتبسيط الصيانة، خاصة للنشر في المناطق الساحلية النائية. في حين أن BTTS هو مرفق تجريبي صغير النطاق، من المتوقع أن تكون البيانات التي يولدها لا تقدر بثمن للتقدم المستقبلي في أبحاث وتطوير طاقة المد والجزر.

صرح لانس ماكمولان، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Sitkana، الشركة وراء التكنولوجيا، أن هدفهم هو تبسيط بناء ونشر وصيانة أنظمة طاقة المحيطات، خاصة في المناطق المعزولة. وأوضح كذلك أن مرحلة الاختبار هذه حاسمة مع تقدمهم نحو العمليات التجارية. يتميز الموقع المختار بتيارات قوية، تصل سرعتها إلى أربعة عقد، مما يوفر بيئة مثالية لدفع قدرات النظام إلى أقصى حدوده. سيوفر هذا الاختبار الصارم رؤى حاسمة حول تصميم وحدة التوربينات ومتانتها التشغيلية. سلط ماكمولان الضوء على BTTS كموقع فريد حيث يمكن تقييم نظامهم بالكامل بشكل شامل. وأضاف أنه إلى جانب مقاييس إنتاج الطاقة، يتوقعون اكتساب فهم أعمق لتفاعل النظام مع البيئة البحرية والحياة البرية المحلية.

تداعيات عالمية وآفاق مستقبلية

يمتد نطاق هذه التكنولوجيا المحتمل إلى ما وراء الشواطئ الأمريكية. في حين أن دولًا مثل الولايات المتحدة وكندا تمتلك بعضًا من أعلى إمكانات طاقة الأمواج التي تم مسحها عالميًا، فإن الاستغلال الناجح لطاقة المد والجزر يمكن أن يلبي جزءًا كبيرًا من الطلب العالمي على الطاقة. توقع تحليل حديث أجرته Ocean Energy Europe أن طاقة المحيطات يمكن أن تلبي 21 بالمائة من احتياجات الطاقة الحالية للاتحاد الأوروبي و 13 بالمائة كبيرة من متطلبات الكهرباء العالمية. يحمل هذا التطور إمكانات تحويلية لأوروبا، خاصة مع سعي القارة لتحقيق استقلال الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد وسط تحديات الطاقة المستمرة.

على الرغم من أن أوروبا تقود حاليًا في الاستثمار في أبحاث وتطوير طاقة المد والجزر، إلا أن الولايات المتحدة تضيق الفجوة بسرعة، مدعومة بمبادرات تمويل كبيرة من وزارة الطاقة. يعد تجربة BTTS جزءًا من زيادة أوسع في أبحاث طاقة المد والجزر المبتكرة التي تحدث داخل المياه الأمريكية. في أماكن أخرى، يقوم باحثون في جامعة ميشيغان بتطوير نماذج مصغرة للاستخدام المحتمل في البحيرات العظمى، بينما تقوم معاهدة بحثية مقرها كاليفورنيا بتجربة طائرات ورقية تحت الماء لتوليد طاقة المد والجزر للمجتمعات الساحلية غير المتصلة بالشبكة. تؤكد هذه الجهود المتنوعة على التزام متزايد باستكشاف إمكانات طاقة المحيطات.

قراءة ما بين السطور: فرصة استثمارية كامنة

يمكن أن يمثل التطوير والنشر الناجح لأنظمة طاقة المد والجزر المعيارية، مثل النظام الذي يتم اختباره قبالة كيب كود، مكونًا هامًا، وإن كان غالبًا ما يتم تجاهله، في التحول العالمي إلى الطاقة المتجددة. في حين أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح قد هيمنت على العناوين الرئيسية، فإن الطبيعة الثابتة والمتوقعة لتيارات المد والجزر توفر ميزة فريدة لتوليد الطاقة الأساسية، وهو أمر تكافح المصادر المتقطعة لتوفيره بشكل موثوق.

بالنسبة للمستثمرين والمتداولين، تشير هذه الأخبار إلى حدود جديدة محتملة في قطاع الطاقة النظيفة. يمثل حجم تغطية الكهرباء المحتملة البالغ 57 بالمائة الذي أبرزته NREL رقمًا مذهلاً، مما يشير إلى سوق كبير يمكن الوصول إليه. قد تشهد الشركات التي تركز على تقنيات طاقة المد والجزر والأمواج وغيرها من طاقة المحيطات، وخاصة تلك التي تتمتع بتصاميم معيارية قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة، نموًا كبيرًا على المدى الطويل. قد يلفت هذا الانتباه إلى تطوير البنية التحتية ذات الصلة، وشركات الهندسة المتخصصة، وربما يؤثر حتى على القطاعات الصناعية كثيفة الاستهلاك للطاقة التي تسعى إلى مصادر طاقة مستقرة وخضراء.

تشمل المخاطر الرئيسية التي يجب مراقبتها التكاليف الرأسمالية الأولية المرتفعة التي ترتبط عادةً بمشاريع طاقة المحيطات، وعملية التصاريح البيئية، والعقبات التكنولوجية للعمل في البيئات البحرية القاسية. ومع ذلك، فإن النهج المعياري الذي يتم اختباره يمكن أن يخفف من بعض هذه التحديات عن طريق تقليل تعقيد التركيب وتمكين الاستثمار المرحلي. يجب على المتداولين مراقبة المزيد من البيانات حول الكفاءة التشغيلية وتكاليف الصيانة والتوسع الناجح لهذه الوحدات المعيارية خارج مراحل التجريب. يوفر الدعم المستمر من وزارة الطاقة أيضًا إشارة قوية للدعم الحكومي لتطوير هذا القطاع.

التأثير المحتمل على أسواق الطاقة متعدد الأوجه. إذا أصبحت طاقة المد والجزر مساهمًا كبيرًا بالفعل، فيمكنها تقليل الاعتماد على أسواق الوقود الأحفوري المتقلبة، مما قد يؤدي إلى استقرار أسعار الطاقة والتأثير على أزواج العملات المرتبطة بصادرات الطاقة، مثل CAD. علاوة على ذلك، يمكن لمزيج طاقة متجددة أكثر تنوعًا أن يقلل الضغط على الشبكات ويؤثر بشكل محتمل على الطلب على حلول تخزين الطاقة. التقدم هنا، على الرغم من أنه لا يزال في مراحله المبكرة، يستحق المراقبة عن كثب كمحتمل أن يغير قواعد اللعبة في قطاع الطاقة، حيث يوفر مصدر طاقة ثابت يكمل المصادر المتجددة الأخرى.