تحت البحر: خريطة طريق للطاقة المتجددة

© Fokke / Adobe Stock

بفضل زيادة مستويات تمويل الديون للمشاريع المناخية ، أصبحت الطاقة المولدة من الرياح واحدة من أسرع الصناعات الخضراء نمواً. تعتبر جيسيكا ويليامز ، محللة البنية التحتية في S & P Global Ratings ، تقنيات الغواصات التي تجعل هذا التقدم ممكنًا.

الطاقة المتجددة تساهم بشكل متزايد في الشبكة الكهربائية. بحلول نهاية عام 2016 ، استأثرت مصادر الطاقة "الخضراء" بما يقرب من ربع إمدادات الكهرباء في العالم ، وفقًا لـ REN21. وقد ساهمت طاقة الرياح بشكل كبير في هذا التحول وهي تأتي في المرتبة الثانية بعد الطاقة المائية من حيث القدرة المتجددة. وبفضل جهود إزالة الكربون على نطاق العالم ، يزداد تغلغل سوق طاقة الرياح ؛ يقدر مجلس الطاقة العالمي للرياح (GWEC) أن الطاقة العالمية ستصل إلى 817 جيجاوات بحلول عام 2021 ، بزيادة 68 بالمائة عن عام 2016.

إن وجود خط أنابيب قوي من التقنيات يقود هذا النمو. ومع تحسن التقنيات ، يؤدي هذا إلى خفض التكاليف ، مما يجعل طاقة الرياح أكثر قابلية للتطبيق. على سبيل المثال ، تسمح التقنية المحسّنة بتوربينات وأقواس هوائية أكبر ، مما يزيد من كفاءة التصنيع والإنتاج. وبغية الاستفادة من مكاسب الكفاءة هذه ، فإن الكابلات تحت البحر تتصدى بالتالي لتحديات العرض والطلب غير المتناسقين ؛ تمكِّن الطاقة التي يتم توليدها في الخارج - أو في المواقع الجغرافية البعيدة - من الانتقال إلى المناطق الحضرية التي تحتاجها أكثر من غيرها.

جغرافيا المصادر المتجددة
خذ ولاية نيويورك ، على سبيل المثال ، التي تحتوي على أربع مقاطعات ذات كثافة سكانية عالية ، اثنتان تعتبران جزءًا من مدينة نيويورك ، وتقع في لونغ آيلاند. تواجه الجزيرة تحديات كبيرة في تلبية مطالبها الكبيرة من الكهرباء بسبب المشاكل القديمة المتعلقة بالقيود المفروضة على الغاز والكهرباء ، فضلاً عن محدودية الوصول الجغرافي إلى البدائل المتجددة (مثل الطاقة الشمسية أو الرياح). ومع ذلك ، جعلت ولاية نيويورك من التنمية المتجددة هدفاً سياسياً أساسياً في إطار معيار الطاقة النظيفة الخاص بها - والذي ينص على أن 50 في المائة من طاقتها الكهربائية تنبع من مصادر متجددة بحلول عام 2030.

لذا ، على الرغم من أن الهدف طموح ، إلا أن أهداف تخفيض الكربون في ولاية نيويورك تتسم بالمرونة الكافية لإدراج الطاقة الخضراء المنقولة من أي مكان آخر. وهذا أمر مهم بشكل خاص في لونغ آيلاند ، التي تستفيد من كابل الصوت المتقاطع ، وهو خط نقل تحت سطح البحر ينقل كميات كبيرة من الكهرباء النظيفة عبر لونغ آيلاند ساوند من نيو إنغلاند الغنية بالطاقة المتجددة.

بالإضافة إلى مواردها الهيدرولوجية والريحية الشاسعة ، تمتلك نيو إنجلاند سياساتها الخاصة للحد من الكربون على مستوى الدولة والتي تعود إلى أكثر من عقد من الزمان. يمكن لكابل الصوت المتقاطع أن يرسل 330 ميجاوات من الطاقة الهيدرولية وطاقة الرياح الناشئة في نيو إنجلاند إلى لونغ آيلاند ، والتي تعادل وفورات كبيرة في الكربون على قدم المساواة مع حوالي 600 ميغاواط من طاقة الرياح. في نهاية المطاف ، لا يوفر هذا فقط لونغ آيلاند مع تعزيز استقرار الشبكة ولكنه يوفر أيضًا استخدام طاقة الرياح الزائدة في نيو إنجلاند.

انتقال في الخارج
في أوروبا ، هناك مشاريع مماثلة قيد التنفيذ. على سبيل المثال ، ستقوم مبادرة ويسترن لينك - وهي مشروع بقيمة مليار جنيه إسترليني يقع في المملكة المتحدة - بنقل الكهرباء المولدة من موارد الرياح البرية والبحرية الساحلية في اسكتلندا إلى إنجلترا وويلز باستخدام كابلات تحت سطح البحر وتحت الأرض. على غرار كابل الصوت المتقاطع ، يعتبر Western Link أيضًا ثنائي الاتجاه. وهذا يعني أنه في حين أن هذه الكابلات تمكن مناطق معينة من الاستفادة من الطاقة الفائضة المتجددة التي تنتج في مكان آخر ، يمكن أن تتدفق الكهرباء في الاتجاه المعاكس ، وفقا لمتطلبات العرض والطلب على الكهرباء. وهذا بدوره يعزز استقرار الشبكة عند كلا الطرفين - وطول عمر الكابل.

في ألمانيا ، قام مشغل نظام النقل (TES) TenneT Holding BV (TenneT) بجمع مليار يورو من السندات الخضراء لتمويل خطوط النقل التي تربط مشاريع الرياح البحرية في بحر الشمال بالشبكة الألمانية. في الواقع ، يسهم عدد متزايد من المشاريع في بحر الشمال في نمو طاقة الرياح الأوروبية المثير للإعجاب ؛ وفقا ل WindEurope ، تمتعت المنطقة بسنة قياسية في عام 2017 ، بإضافة 14GW إلى شبكة الطاقة المتجددة. في منطقة آسيا والمحيط الهادئ ، أيضا ، هناك اقتراح كبير قيد التنفيذ. يضم مركز الطاقة المتجددة الآسيوي 7000 كيلومتر مربع من الأراضي في منطقة إيست بيلبارا في غرب أستراليا ، ومن المقرر أن يضم مرافق توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لغرض نقل الطاقة المنتجة إلى جنوب شرق آسيا.

ويستلزم مركز الطاقة المتجددة الآسيوي إنشاء 1200 توربينة ريفية بقدرة 300 متر فوق مستوى سطح البحر ، بالإضافة إلى 2،400 ميغاواط أخرى من الألواح الشمسية - والتي سيتم تصديرها جميعها عبر كابلات نقل ذات جهد كهربائي عالي إلى جاكرتا وسنغافورة. وسيقوم المشروع بتوليد الطاقة لسبعة ملايين منزل في إندونيسيا ، وسيعوض حوالي مليار طن من انبعاثات الكربون طوال حياته.

البناء بعناية
ومع ذلك ، ونظراً لسرعة التطور التكنولوجي ، هناك مخاطر متغيرة باستمرار في مجال التكنولوجيا ، فضلاً عن التأثير البيئي للبناء والتنفيذ.

على سبيل المثال ، مع مزيد من الكابلات تحت البحر قوية تأتي لمسافات أكبر إلى الشاطئ وأقسى الظروف البحرية - وهما الاعتبارات الهامة عندما يتعلق الأمر في كل من مراحل البناء والتشغيل لمشاريع الرياح البحرية. وتتفاقم هذه المخاطر عندما تكون هناك اختلافات بين التقنيات المقترحة في مرحلة تقديم العطاءات وتلك التي يتم تركيبها بالفعل أثناء مرحلة التشييد. وبالفعل ، فإن بعض المرافق الألمانية - في هيكلة تكاليفها المفترضة - جعلت إيمانها بالتكنولوجيا يتحسن من الآن إلى عام 2021 ، عندما يتم بناء مشاريع الرياح البحرية في المستقبل. إن الحد من التأثير البيئي في مرحلة البناء لمشروع الرياح هو أولوية رئيسية أيضًا. ولهذا الغرض ، يمكن استخدام التقييمات الشاملة للتأثيرات البيئية (EIAs) وتقنيات البناء ذات التأثير المنخفض - مثل إجراءات البدء الناعم وتقنيات تقليل الضوضاء.

مشاريع TenneT في ألمانيا هي مثال على ذلك. بالإضافة إلى تعزيز إمكانية استخدام الطاقة المستدامة ، تهدف TenneT إلى تقليل التأثير المادي لعملياتها في بحر الشمال. بالإضافة إلى استخدام تقييم الأثر البيئي والتقنيات ذات التأثير المنخفض ، يجب على جميع سفن المقاول التي تقوم بتركيب كابل نقل TenneT تحت سطح البحر الحصول على شهادة تثبت أنها لا تقوم بتصريف النفايات السائلة في البحر. في نهاية المطاف ، تمكِّن كابلات البحر من توزيع الطاقة المتجددة على المناطق التي يمكن أن تستفيد منها. ويمكن لهذه المشاريع أن تساعد في دفع التحول العالمي في شبكة الطاقة الكهربائية ، الأمر الذي قد يجعل عددا متزايدا من المنازل والشركات تستفيد بشكل كامل من مصادر الطاقة المتجددة - مما يقلل من آثار بصماتها الكربونية.

(كما نشرت في طبعة أبريل 2018 من المراسل البحري والأخبار الهندسية )