صناعة الطاقة

يشمل قطاع الطاقة جميع الصناعات المعنية بإنتاج الطاقة وبيعها، بما في ذلك استخراج الوقود وتصنيعه وتكريره وتوزيعه. يستهلك المجتمع الحديث كميات هائلة من الوقود، ويُعدّ قطاع الطاقة جزءًا أساسيًا من البنية التحتية وصيانة المجتمع في معظم دول العالم.

وعلى وجه الخصوص، يشمل قطاع الطاقة ما يلي:

• صناعات الوقود الأحفوري ، والتي تشمل صناعات البترول ( شركات النفط ، ومصافي البترول ، ونقل الوقود ومبيعات المستخدم النهائي في محطات الوقود)، وصناعات الفحم (الاستخراج والمعالجة)، وصناعات الغاز الطبيعي ( استخراج الغاز الطبيعي ، وتصنيع غاز الفحم ، بالإضافة إلى التوزيع والمبيعات)؛
• صناعة الطاقة الكهربائية ، بما في ذلك توليد الكهرباء وتوزيعها وبيعها ؛
• صناعة الطاقة النووية ؛
• صناعة الطاقة المتجددة ، التي تضم شركات الطاقة البديلة والطاقة المستدامة ، بما في ذلك تلك العاملة في مجال توليد الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية ، وتصنيع وتوزيع وبيع أنواع الوقود البديلة ؛ و
• صناعة الطاقة التقليدية القائمة على جمع وتوزيع الحطب ، والذي يشيع استخدامه للطهي والتدفئة بشكل خاص في البلدان الفقيرة.

أدى ازدياد الاعتماد خلال القرن العشرين على مصادر الطاقة التي تُنتج انبعاثات كربونية، مثل الوقود الأحفوري ، ومصادر الطاقة المتجددة التي تُنتج انبعاثات كربونية، مثل الكتلة الحيوية ، إلى مساهمة قطاع الطاقة بشكل متكرر في التلوث والآثار البيئية السلبية على الاقتصاد. وحتى وقت قريب، كان الوقود الأحفوري المصدر الرئيسي لتوليد الطاقة في معظم أنحاء العالم، وهو يُعدّ مساهماً رئيسياً في ظاهرة الاحتباس الحراري والتلوث. وتستثمر العديد من الاقتصادات في الطاقة المتجددة والمستدامة للحد من ظاهرة الاحتباس الحراري وتقليل تلوث الهواء.

كان استخدام الطاقة عاملاً أساسياً في تطور المجتمعات البشرية، إذ ساعدها على التحكم في البيئة والتكيف معها . وتُعدّ إدارة استخدام الطاقة أمراً لا مفر منه في أي مجتمع فاعل. في العالم الصناعي، أصبح تطوير موارد الطاقة ضرورياً للزراعة والنقل وجمع النفايات وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات، التي باتت من متطلبات أي مجتمع متطور. كما جلب تزايد استخدام الطاقة منذ الثورة الصناعية معه عدداً من المشكلات الخطيرة، بعضها، مثل الاحتباس الحراري ، يُشكّل مخاطر جسيمة محتملة على العالم. ^{[ 1 ]}

في بعض الصناعات، يُستخدم مصطلح "الطاقة" كمرادف لمصطلح " موارد الطاقة" ، والذي يشير إلى مواد مثل الوقود ومشتقات البترول والكهرباء عمومًا. ويعود ذلك إلى إمكانية استخراج جزء كبير من الطاقة الموجودة في هذه الموارد بسهولة لاستخدامها في أغراض مفيدة. بعد إتمام عملية مفيدة، تُحفظ الطاقة الكلية. مع ذلك، لا يُحفظ المورد نفسه، إذ عادةً ما تُحوّل العملية الطاقة إلى أشكال غير قابلة للاستخدام (مثل الحرارة الزائدة أو غير الضرورية).

منذ أن اكتشفت البشرية مصادر الطاقة المتنوعة في الطبيعة، وهي تبتكر أجهزة، تُعرف بالآلات، تُسهّل الحياة باستخدام هذه المصادر. فعلى الرغم من أن الإنسان البدائي كان يعرف فائدة النار في طهي الطعام، إلا أن اختراع أجهزة مثل مواقد الغاز وأفران الميكروويف أدى إلى ظهور طرق إضافية لاستخدام الطاقة. وينطبق هذا التوجه على جميع مجالات النشاط الاجتماعي، سواءً أكان ذلك بناء البنية التحتية الاجتماعية، أو صناعة الأقمشة للتغطية والنقل والطباعة والديكور، مثل المنسوجات، أو تكييف الهواء، أو نقل المعلومات، أو حتى نقل الأشخاص والبضائع (السيارات).

يُعدّ إنتاج واستهلاك موارد الطاقة أمراً بالغ الأهمية للاقتصاد العالمي. فجميع الأنشطة الاقتصادية تتطلب موارد الطاقة، سواءً لتصنيع السلع، أو لتوفير وسائل النقل، أو لتشغيل أجهزة الحاسوب وغيرها من الآلات.

قد يشجع الطلب الواسع على الطاقة على ظهور شركات طاقة متنافسة وتشكيل أسواق تجزئة للطاقة . تجدر الإشارة إلى وجود قطاع فرعي يُعنى بـ"تسويق الطاقة وخدمة العملاء" (EMACS). ^{[ 2 ]}

يمثل قطاع الطاقة 4.6% من إجمالي القروض القائمة ذات الرافعة المالية، مقارنةً بـ 3.1% قبل عقد من الزمن، بينما تشكل سندات الطاقة 15.7% من سوق السندات عالية المخاطر البالغة 1.3 تريليون دولار ، بزيادة عن 4.3% خلال الفترة نفسها. ^{[ 3 ]} 

نظراً لأن تكلفة الطاقة أصبحت عاملاً هاماً في أداء اقتصادات المجتمعات، فقد باتت إدارة موارد الطاقة أمراً بالغ الأهمية. تتضمن إدارة الطاقة استخدام موارد الطاقة المتاحة بكفاءة أكبر، أي بأقل تكلفة إضافية ممكنة. غالباً ما تُسهم تقنيات الإدارة البسيطة في توفير نفقات الطاقة دون الحاجة إلى تبني تقنيات جديدة. ^{[ 4 ]} تُعرف إدارة الطاقة في أغلب الأحيان بأنها ممارسة استخدام الطاقة بكفاءة أكبر من خلال الحد من هدرها أو موازنة الطلب المُبرر على الطاقة مع العرض المناسب. وتجمع هذه العملية بين الوعي بأهمية الطاقة وترشيد استهلاكها .

شجعت الحكومات جهود ترشيد استهلاك الطاقة من خلال تقديم الدعم والحوافز الضريبية، مما عزز بشكل متزايد اعتبار الترشيد وظيفة أساسية في قطاع الطاقة: إذ يوفر توفير كمية من الطاقة فوائد اقتصادية تكاد تضاهي فوائد توليد نفس الكمية. ويتفاقم هذا الأمر بسبب ميل أسعار الطاقة إلى أن تُحدد بناءً على السعة وليس على متوسط ​​الاستهلاك. ومن أهداف البنية التحتية للشبكات الذكية تنظيم الطلب بحيث تتقارب منحنيات السعة والطلب. وتُنتج بعض قطاعات الطاقة تلوثًا كبيرًا، بما في ذلك الغازات السامة وغازات الاحتباس الحراري الناتجة عن احتراق الوقود، والنفايات النووية الناتجة عن توليد الطاقة النووية، وتسربات النفط نتيجة استخراج البترول. وتشكل اللوائح الحكومية الرامية إلى استيعاب هذه الآثار الخارجية جزءًا متزايد الأهمية من ممارسة الأعمال، وقد يؤدي تداول أرصدة الكربون وأرصدة التلوث في السوق الحرة إلى زيادة أهمية تدابير ترشيد الطاقة ومكافحة التلوث بالنسبة لمزودي الطاقة.

يتطلب استهلاك موارد الطاقة (مثل تشغيل مصباح) موارد ويؤثر على البيئة. تحرق العديد من محطات توليد الطاقة الكهربائية الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء لتلبية احتياجات الطاقة. وبينما يوفر حرق هذه الوقود الأحفوري إمدادًا فوريًا ومتاحًا من الكهرباء، فإنه يُنتج أيضًا ملوثات للهواء، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ ، وثاني أكسيد الكبريت (SOx)، وأكاسيد النيتروجين ( NOx ). يُعد ثاني أكسيد الكربون من غازات الدفيئة المهمة، وهو مسؤول، إلى جانب الميثان وأكسيد النيتروز والغازات المفلورة ، عن الزيادة السريعة في ظاهرة الاحتباس الحراري منذ الثورة الصناعية. في القرن العشرين، سجلت درجات الحرارة العالمية مستويات أعلى بكثير من درجات الحرارة المسجلة قبل آلاف السنين، والمأخوذة من عينات الجليد في المناطق القطبية الشمالية. كما يُطلق حرق الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء آثارًا من المعادن، مثل البريليوم والكادميوم والكروم والنحاس والمنغنيز والزئبق والنيكل والفضة، في البيئة، والتي تُعد بدورها ملوثات.

من شأن الاستخدام الواسع النطاق لتقنيات الطاقة المتجددة أن "يخفف بشكل كبير أو يقضي على مجموعة واسعة من الآثار البيئية والصحية الناجمة عن استخدام الطاقة". ^{[ 9 ] [ 10 ]} تشمل تقنيات الطاقة المتجددة الوقود الحيوي ، والتدفئة والتبريد بالطاقة الشمسية ، والطاقة الكهرومائية ، والطاقة الشمسية ، وطاقة الرياح . كما أن ترشيد استهلاك الطاقة واستخدامها بكفاءة سيساهم في ذلك.

بالإضافة إلى ذلك، يُقال إن هناك إمكانية لتطوير قطاع طاقة أكثر كفاءة . ويمكن تحقيق ذلك من خلال: ^{[ 11 ]}

• التحول في استخدام الوقود في قطاع الطاقة من الفحم إلى الغاز الطبيعي؛
• تحسين محطات توليد الطاقة وغيرها من التدابير لتحسين كفاءة محطات توليد الطاقة الحالية ذات الدورة المركبة للغاز ؛
• أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة (CHP)، من المشاريع السكنية الصغيرة إلى المشاريع الصناعية الكبيرة؛
• استعادة الحرارة المهدرة

تُوفر أفضل التقنيات المتاحة مستويات كفاءة في جانب العرض أعلى بكثير من المتوسطات العالمية. وتتأثر المزايا النسبية للغاز مقارنةً بالفحم بتطور أساليب إنتاج الطاقة ذات الكفاءة المتزايدة . ووفقًا لتقييم الأثر الذي أُجري لصالح المفوضية الأوروبية ، فقد ارتفعت مستويات كفاءة الطاقة في محطات توليد الطاقة بالفحم إلى 46-49%، مقارنةً بمحطات الفحم التي بُنيت قبل التسعينيات (32-40%). ^{[ 12 ]} ومع ذلك، يمكن للغاز في الوقت نفسه أن يصل إلى مستويات كفاءة تتراوح بين 58-59% باستخدام أفضل التقنيات المتاحة. ^{[ 12 ]} في حين يمكن أن توفر أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة معدلات كفاءة تتراوح بين 80-90%. ^{[ 12 ]}

نظراً للدور المحوري الذي تلعبه الطاقة في المجتمعات الصناعية ، باتت ملكية موارد الطاقة والتحكم بها يكتسبان أهمية متزايدة في السياسة. فعلى الصعيد الوطني، تسعى الحكومات إلى التأثير على توزيع موارد الطاقة بين مختلف فئات المجتمع من خلال آليات التسعير، أو حتى على ملكية هذه الموارد داخل حدودها. وقد تسعى أيضاً إلى التأثير على استهلاك الطاقة من قبل الأفراد والشركات في محاولة لمعالجة القضايا البيئية .

أحدث جدل سياسي دولي حول موارد الطاقة يكمن في سياق حرب العراق . يرى بعض المحللين السياسيين أن السبب الخفي وراء حربي 1991 و2003 يكمن في السيطرة الاستراتيجية على موارد الطاقة الدولية. ^{[ 13 ]} بينما يعارض آخرون هذا التحليل مستندين إلى الأرقام المتعلقة بالجوانب الاقتصادية. فبحسب هذه المجموعة الأخيرة من المحللين، أنفقت الولايات المتحدة حوالي 336  مليار دولار في العراق ^{[ 14 ]} مقارنةً بميزانية سنوية تبلغ 25  مليار دولار مخصصة لاعتمادها الكلي على واردات النفط. ^{[ 15 ]}

يُعدّ إنتاج الطاقة لتلبية الاحتياجات البشرية نشاطًا اجتماعيًا أساسيًا، ويتطلب جهودًا كبيرة. وبينما يتركز معظم هذه الجهود على زيادة إنتاج الكهرباء والنفط ، يجري استكشاف طرق جديدة لإنتاج موارد طاقة قابلة للاستخدام من الموارد المتاحة. ومن هذه الجهود استكشاف وسائل إنتاج وقود الهيدروجين من الماء. ورغم أن استخدام الهيدروجين صديق للبيئة، إلا أن إنتاجه يتطلب طاقة، والتقنيات الحالية لإنتاجه ليست فعّالة للغاية. وتُجرى حاليًا أبحاث لاستكشاف التحلل الأنزيمي للكتلة الحيوية. ^{[ 17 ]}

تُستخدم أشكال أخرى من مصادر الطاقة التقليدية بطرق مبتكرة. يُعدّ تغويز الفحم وتسييله من التقنيات الحديثة التي باتت جذابة بعد إدراك أن احتياطيات النفط ، بمعدلات الاستهلاك الحالية، قد تكون قصيرة الأجل. انظر: الوقود البديل .

تُعدّ الطاقة موضوعاً لأنشطة بحثية هامة على مستوى العالم. فعلى سبيل المثال، يُعتبر مركز أبحاث الطاقة في المملكة المتحدة مركزاً محورياً لأبحاث الطاقة في المملكة المتحدة، بينما يمتلك الاتحاد الأوروبي العديد من البرامج التكنولوجية، فضلاً عن منصة لإشراك العلوم الاجتماعية والإنسانية في أبحاث الطاقة. ^{[ 18 ]}

تحتاج جميع المجتمعات إلى نقل المواد الغذائية والمادية لمسافات طويلة ، وعادةً ما يكون ذلك في مواجهة قوة احتكاك. ولأن نقل الطاقة لمسافات طويلة يتطلب وجود مصدر طاقة قابل للاستخدام، فإن هذه المصادر ذات قيمة كبيرة في المجتمع.

بينما تُعدّ موارد الطاقة عنصرًا أساسيًا لجميع وسائل النقل في المجتمع، فإنّ نقل هذه الموارد يكتسب أهميةً بالغة. غالبًا ما تقع موارد الطاقة بعيدًا عن أماكن استهلاكها، ولذلك يُطرح نقلها باستمرار تساؤلاتٍ عديدة. تُنقل بعض موارد الطاقة، كالوقود السائل والغازي، عبر ناقلات أو خطوط أنابيب ، بينما يتطلب نقل الكهرباء حتمًا شبكةً من كابلات الشبكة . يُشكّل نقل الطاقة، سواءً عبر الناقلات أو خطوط الأنابيب أو خطوط النقل، تحدياتٍ أمام العلماء والمهندسين وصنّاع السياسات والاقتصاديين لجعله أكثر أمانًا وكفاءة.

قد يؤدي عدم الاستقرار الاقتصادي والسياسي إلى أزمة طاقة . ومن أبرز أزمات النفط أزمة عام 1973 وأزمة عام 1979. ومن المرجح أن يؤدي بلوغ ذروة إنتاج النفط ، أي النقطة التي يصل فيها معدل استخراج النفط العالمي إلى أقصى حد، إلى أزمة طاقة أخرى.

بين عامي 1985 و2018، بلغ عدد الصفقات في قطاع الطاقة حوالي 69,932 صفقة، بقيمة إجمالية قدرها 9,578 مليار دولار أمريكي. وكان عام 2010 الأكثر نشاطاً، حيث بلغ عدد الصفقات فيه حوالي 3,761 صفقة. أما من حيث القيمة، فقد كان عام 2007 الأقوى (684 مليار دولار أمريكي)، تلاه انخفاض حاد حتى عام 2009 (-55.8%). ^{[ 19 ]}

فيما يلي قائمة بأهم 10 صفقات في تاريخ قطاع الطاقة:

• أرمسترونج، روبرت سي، كاثرين وولفرام، روبرت غروس، ناثان إس لويس، وإم في رامانا وآخرون. حدود الطاقة، نيتشر إنرجي ، المجلد 1، 11 يناير 2016.
• برادلي، روبرت (2004). الطاقة: المورد الرئيسي . كيندال هانت. ص  252. ISBN 978-0757511691.
• فوكيه، روجر، وبيتر جي جي بيرسون. "سبعة قرون من خدمات الطاقة: سعر واستخدام الضوء في المملكة المتحدة (1300-2000)". مجلة الطاقة 27.1 (2006).
• جيلز، بن، وآخرون. "الشمال مقابل الجنوب: التحول الطاقي وكثافة الطاقة في أوروبا على مدى 200 عام". المجلة الأوروبية للتاريخ الاقتصادي 11.2 (2007): 219-253.
• ناي، ديفيد إي. استهلاك الطاقة: تاريخ اجتماعي للطاقات الأمريكية (مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1999)
• برات، جوزيف أ. إكسون: تحويل الطاقة، 1973-2005 (2013) 600 صفحة
• سميل، فاتسلاف (1994). الطاقة في التاريخ العالمي . دار ويستفيو للنشر . رقم ISBN 978-0-8133-1902-5.
• ستيرن، ديفيد آي. "دور الطاقة في النمو الاقتصادي". حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم 1219.1 (2011): 26-51.
• وار، بنجامين، وآخرون. "استخدام الطاقة والتنمية الاقتصادية: تحليل مقارن لعرض العمل المفيد في النمسا واليابان والمملكة المتحدة والولايات المتحدة خلال 100 عام من النمو الاقتصادي". الاقتصاد البيئي 69.10 (2010): 1904-1917.
• يرجين، دانيال (2011). البحث: الطاقة والأمن وإعادة تشكيل العالم الحديث . دار بنغوين للنشر. ص  816. ISBN 978-1594202834.