أمن الطاقة والتكنولوجيا المتجددة

تُعرف الفوائد البيئية لتقنيات الطاقة المتجددة على نطاق واسع، لكن مساهمتها في أمن الطاقة أقل شهرة. يمكن لتقنيات الطاقة المتجددة تعزيز أمن الطاقة في مجالات توليد الكهرباء ، والتدفئة، والنقل . ^{[ 1 ]} ونظرًا لأن الطاقة المتجددة موزعة بشكل أكثر توازنًا من الوقود الأحفوري على المستوى العالمي، فإن استخدام تقنيات الطاقة المتجددة يمكن أن يؤدي أيضًا إلى أنظمة طاقة لامركزية ومكتفية ذاتيًا، ويقلل من اعتماد الدول على مصادر الطاقة المختلفة. ^{[ 2 ]}

أصبح الحصول على الطاقة الرخيصة ضروريًا لعمل الاقتصادات الحديثة. ومع ذلك، أدى التوزيع غير المتكافئ لإمدادات الوقود الأحفوري بين الدول، والحاجة الماسة إلى الوصول الواسع إلى موارد الطاقة، إلى نقاط ضعف كبيرة. تشمل التهديدات التي تواجه أمن الطاقة العالمي عدم الاستقرار السياسي في الدول المنتجة للطاقة، والتلاعب بإمدادات الطاقة، والتنافس على مصادر الطاقة، والهجمات على البنية التحتية للإمداد، فضلًا عن الحوادث والكوارث الطبيعية . ^{[ 3 ]} ولذلك، أصبح أمن الطاقة أساسيًا من جوانب عديدة، ويحتل بالتالي مكانة متزايدة في صلب القضايا القانونية والسياسية المرتبطة بالشؤون الاجتماعية والاقتصادية والتنموية. ^{[ 4 ]}

سلّطت كارثة فوكوشيما النووية في اليابان الضوء على مدى هشاشة أنظمة الطاقة العالمية أمام الكوارث الطبيعية. ومع احتمال ازدياد حدة الظواهر الجوية والمناخية المتطرفة نتيجة لتغير المناخ، قد يُشكل ذلك تهديدًا لأنظمة الطاقة الحالية، مما يُبرر الاستثمار في الطاقة المتجددة. إن التحول إلى الطاقة المتجددة "يُمكننا من تحقيق هدفين رئيسيين: خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وبالتالي الحد من آثار الظواهر الجوية والمناخية المتطرفة في المستقبل ، وضمان إمداد موثوق وسريع وفعال من حيث التكلفة بالطاقة". ^{[ 5 ]}

خلص تقرير توقعات الطاقة العالمية لعام 2006 الصادر عن وكالة الطاقة الدولية إلى أن ارتفاع الطلب على النفط، إذا لم يُضبط، سيزيد من هشاشة الدول المستهلكة أمام انقطاع حاد في الإمدادات وما يترتب عليه من ارتفاع مفاجئ في الأسعار. وتمثل أنواع الوقود الحيوي المتجدد للنقل مصدراً رئيسياً لتنويع مصادر الطاقة بعيداً عن المنتجات البترولية . وللوقود الحيوي المُستخلص من الحبوب والبنجر في المناطق المعتدلة دورٌ مهم، إلا أنه مكلف نسبياً، وتختلف كفاءته في استهلاك الطاقة وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. أما الوقود الحيوي المُستخلص من قصب السكر والمحاصيل الاستوائية الأخرى عالية الإنتاجية فهو أكثر تنافسية وفائدة. إلا أن جميع أنواع الوقود الحيوي من الجيل الأول تتنافس في نهاية المطاف مع إنتاج الغذاء على الأرض والمياه والموارد الأخرى. ويلزم بذل المزيد من الجهود لتطوير وتسويق تقنيات الوقود الحيوي من الجيل الثاني، مثل مصافي التكرير الحيوية والإيثانول السليلوزي ، مما يتيح إنتاجاً مرناً للوقود الحيوي والمنتجات ذات الصلة من أجزاء النبات غير الصالحة للأكل. ^{[ 1 ]}

بحسب وكالة الطاقة الدولية، فإن تسويق الإيثانول السليلوزي قد يُتيح لوقود الإيثانول دورًا أكبر بكثير في المستقبل مما كان يُعتقد سابقًا. ^{[ 6 ]} يُمكن إنتاج الإيثانول السليلوزي من مواد نباتية تتكون أساسًا من ألياف السليلوز غير الصالحة للأكل، والتي تُشكل سيقان وفروع معظم النباتات. كما تُعد محاصيل الطاقة المُخصصة ، مثل نبات السويتشغراس، مصادر واعدة للسليلوز يُمكن إنتاجها في العديد من مناطق الولايات المتحدة. ^{[ 7 ]}

في مجال كهربة النقل، تُعدّ إعادة التدوير الغاية النهائية للموجة الأولى من بطاريات المركبات الكهربائية . وتعمل المصانع على تفكيك هذه البطاريات وإعادة استخدامها. ^{[ 8 ]}

في البلدان التي يُعدّ فيها الاعتماد المتزايد على الغاز المستورد قضية ملحة تتعلق بأمن الطاقة، يمكن لتقنيات الطاقة المتجددة أن توفر مصادر بديلة لإنتاج الطاقة الكهربائية، فضلاً عن إمكانية تلبية الطلب على الكهرباء من خلال إنتاج الحرارة المباشرة. وتقترح وكالة الطاقة الدولية دراسة المساهمة المباشرة التي يمكن أن تقدمها الطاقة المتجددة في تدفئة المنازل والمنشآت التجارية ، وفي توفير الحرارة اللازمة للعمليات الصناعية، دراسةً معمقة. وتُعدّ الحرارة المولدة من الطاقة الشمسية، والطاقة الحرارية الأرضية، ومضخات الحرارة ، ذات جدوى اقتصادية متزايدة، إلا أنها غالباً ما تُهمل في البرامج الحكومية التي تُعنى بتعزيز قبول الجمهور للطاقة المتجددة وتقديم الحوافز اللازمة لها، فضلاً عن تحسين كفاءة الطاقة . ^{[ 1 ]}

تُعدّ أنظمة التسخين الشمسي تقنية معروفة، وتتألف عادةً من مُجمّعات حرارية شمسية، ونظام سائل لنقل الحرارة من المُجمّع إلى نقطة الاستخدام، وخزان لتخزين الحرارة. يُمكن استخدام هذه الأنظمة لتسخين المياه المنزلية، وحمامات السباحة، والمنازل والشركات. ^{[ 9 ]} كما يُمكن استخدام الحرارة في العمليات الصناعية أو كمصدر طاقة لاستخدامات أخرى مثل معدات التبريد. ^{[ 10 ]} في العديد من المناطق ذات المناخ الدافئ، يُمكن لنظام التسخين الشمسي توفير نسبة عالية جدًا (من 50 إلى 75%) من طاقة تسخين المياه المنزلية.

مع تزايد هشاشة شبكة الكهرباء أمام الأعطال الناجمة عن تعطل المعدات أو الهجمات المتعمدة أو حتى النشاط الشمسي، يتزايد خطر حدوث انهيار كبير في الشبكة على مستوى الدولة. عادةً ما يؤدي نشر تقنيات الطاقة المتجددة إلى زيادة تنوع مصادر الكهرباء، ويسهم، من خلال التوليد المحلي، في مرونة النظام ومقاومته للصدمات المركزية. تشير وكالة الطاقة الدولية إلى أن الاهتمام في هذا المجال قد ركز بشكل مفرط على مسألة تقلب إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة. ^{[ 1 ]} ومع ذلك، ينطبق هذا فقط على تقنيات متجددة محددة، ولا سيما طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية ، وتعتمد أهميته على مجموعة من العوامل التي تشمل مدى انتشار مصادر الطاقة المتجددة المعنية في السوق، ومكونات محطات الطاقة، والترابط الأوسع للنظام، بالإضافة إلى مرونة جانب الطلب. نادرًا ما يشكل التقلب عائقًا أمام زيادة نشر الطاقة المتجددة. ولكن عند مستويات عالية من انتشارها في السوق، يتطلب الأمر تحليلًا وإدارة دقيقين، وقد تُفرض تكاليف إضافية لتوفير أنظمة احتياطية أو تعديل النظام. ^{[ 1 ]}

تم بالفعل تطبيق إمدادات الكهرباء المتجددة في نطاق اختراق 20-50+٪ في العديد من الأنظمة الأوروبية، وإن كان ذلك في سياق نظام شبكة أوروبية متكاملة: ^{[ 11 ]}

في عام 2010، اعتمدت أربع ولايات ألمانية، يبلغ مجموع سكانها 10 ملايين نسمة، على طاقة الرياح لتلبية ما بين 43% و52% من احتياجاتها السنوية من الكهرباء. ولا تتخلف الدنمارك كثيرًا عن هذا التوجه، إذ وفرت 22% من طاقتها من الرياح في عام 2010 (26% في السنوات ذات معدل الرياح المتوسط). وتحصل منطقة إكستريمادورا في إسبانيا على ما يصل إلى 25% من كهربائها من الطاقة الشمسية، بينما تلبي البلاد بأكملها 16% من احتياجاتها من طاقة الرياح. وخلال الفترة 2005-2010 وحدها، قفزت البرتغال من 17% إلى 45% من الكهرباء المولدة من مصادر متجددة. ^{[ 11 ]}

شركة مينكوتا باور التعاونية، وهي شركة رائدة في مجال طاقة الرياح في الولايات المتحدة عام 2009، وفرت 38% من مبيعاتها بالتجزئة من طاقة الرياح. ^{[ 11 ]}

ذكر الفيزيائي أموري لوفينز أنه بعد مئات حالات انقطاع التيار الكهربائي في عام 2005، أعادت كوبا تنظيم نظام نقل الكهرباء لديها إلى شبكات صغيرة متصلة، وخفضت حالات انقطاع التيار إلى الصفر في غضون عامين، مما حدّ من الأضرار حتى بعد إعصارين. ^{[ 12 ]} وتصف الشبكات الصغيرة المتصلة، التي يمكن تشغيلها كجزر، رؤية لوفينز حيث يتم توليد الطاقة محليًا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ومصادر أخرى، وتُستخدم في مبانٍ فائقة الكفاءة. فعندما يُولّد كل مبنى، أو حي، طاقته الخاصة، مع وجود روابط مع "جزر" طاقة أخرى، يتعزز أمن الشبكة بأكملها بشكل كبير. ^{[ 12 ]}

أثبت مشروع محطة الطاقة المدمجة، الذي يربط 36 محطة لتوليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية والكتلة الحيوية والطاقة الكهرومائية في جميع أنحاء ألمانيا، أن الجمع بين مصادر الطاقة المتجددة والتحكم الأكثر فعالية يمكن أن يوازن تقلبات الطاقة قصيرة الأجل ويوفر كهرباء موثوقة بنسبة 100% من الطاقة المتجددة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

لقد طُرحت فكرة أن حقوق تسوية المنازعات بين المستثمرين والدول قد تمنح المستثمرين في الصناعات كثيفة الكربون آليةً لعرقلة السياسات الحكومية التي تُشجع تقنيات الطاقة المتجددة. ^{[ 15 ]} ومع ذلك، يُعتبر أثر تسوية المنازعات من خلال التحكيم الدولي أو التفاوض أداةً مفيدةً لتعزيز الاستثمار في الطاقة المستدامة ومعالجة القضايا ذات الصلة بالأمن والتهديدات البيئية والتنمية المستدامة. ^{[ 16 ]}

• محطة طاقة لتخزين البطاريات
• قوة هشة
• الاستقلالية في مجال الطاقة
• الاستقلال في مجال الطاقة
• تخزين الطاقة
• التكنولوجيا البيئية
• شبكة الكهرباء الأوروبية العملاقة
• تخزين الطاقة في الشبكة
• الطاقة الكهربائية المتجددة وشبكة الكهرباء

• تمكين مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة: خيارات لأنظمة الكهرباء المرنة
• السيطرة (المحكمة) على مصادر الطاقة المتجددة
• هيربيرغ، ميكال (2014). أمن الطاقة ومنطقة آسيا والمحيط الهادئ: كتاب مقرر دراسي . الولايات المتحدة: المكتب الوطني للبحوث الآسيوية.