الطاقة البحرية

الطاقة البحرية ، والمعروفة أيضاً باسم طاقة المحيطات أو الطاقة الكهرومائية، تشير إلى الطاقة المستخرجة من الأمواج والمد والجزر وتدرجات الملوحة واختلافات درجات الحرارة في المحيط. وتخزن حركة المياه في محيطات العالم كميات هائلة من الطاقة الحركية ، التي يمكن تحويلها إلى كهرباء لتزويد المنازل ووسائل النقل والصناعات بالطاقة.

تشمل الطاقة البحرية طاقة الأمواج ، المستمدة من أمواج السطح، وطاقة المد والجزر ، المستمدة من الطاقة الحركية للمياه المتحركة. أما طاقة الرياح البحرية ، فلا تُعتبر طاقة بحرية لأنها تُولّد من الرياح ، حتى وإن كانت توربينات الرياح موجودة فوق الماء.

تتمتع طاقة المحيطات بإمكانية توفير كمية كبيرة من الطاقة المتجددة الجديدة حول العالم. ^{[ 1 ]}

رغم أن الطاقة البحرية تُعد بديلاً مستداماً للوقود الأحفوري، إلا أن تطويرها قد يؤثر على النظم البيئية البحرية والحياة البرية والبيئة الطبيعية. تشمل الآثار المحتملة تدمير الموائل، والتلوث الضوضائي، والمجالات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الكابلات البحرية، الأمر الذي قد يتطلب استراتيجيات للتخفيف من هذه الآثار، مثل تصميم توربينات صديقة للأسماك وإجراء تقييمات للأثر البيئي. ^{[ 2 ]}

تساهم السياسات الحكومية والحوافز الاقتصادية والأطر التنظيمية بشكل كبير في تطوير الطاقة البحرية، حيث تتصدر دول مثل المملكة المتحدة وكندا وكوريا الجنوبية مشاريع طاقة المد والجزر والأمواج. ^{[ 3 ]}

إن الإمكانات العالمية للطاقة البحرية كبيرة، حيث تشير التقديرات إلى أنه يمكن توليد ما بين 20,000 إلى 80,000 تيراواط ساعة سنوياً من الكهرباء من اختلافات درجة حرارة المحيط، وتدرجات الملوحة، والمد والجزر، والتيارات، والأمواج، والانتفاخات. ^{[ 4 ]}

إندونيسيا ، كدولة أرخبيلية تغطيها المحيطات بنسبة ثلاثة أرباع، لديها  طاقة محيطية محتملة معترف بها تبلغ 49 جيجاواط،  وطاقة محيطية محتملة نظرية تبلغ 727 جيجاواط. ^{[ 6 ]}

تُعد المحيطات مصدراً هائلاً وغير مستغل إلى حد كبير للطاقة، بما في ذلك أمواج السطح، وتدفق السوائل، وتدرجات الملوحة ، والاختلافات الحرارية.

يشمل تطوير الطاقة البحرية والطاقة الحركية المائية (MHK) أو الطاقة البحرية في المياه الأمريكية والدولية مشاريع تستخدم الأجهزة التالية:

• محولات طاقة الأمواج في المناطق الساحلية المفتوحة ذات الأمواج الكبيرة؛
• توربينات المد والجزر الموضوعة في المناطق الساحلية ومصبات الأنهار؛
• توربينات داخل مجرى الأنهار سريعة الجريان؛
• توربينات التيارات المحيطية في مناطق التيارات البحرية القوية؛
• محولات الطاقة الحرارية للمحيطات في المياه الاستوائية العميقة.

تُعتبر الطاقة البحرية، المُستمدة من مصادر متجددة كالأمواج والمد والجزر والتيارات المحيطية، بديلاً مستداماً للوقود الأحفوري. مع ذلك، وكما هو الحال مع تقنيات الطاقة الأخرى، قد يكون للطاقة البحرية آثار بيئية تستدعي تقييماً دقيقاً. ويمكن تصنيف هذه الآثار بشكل عام إلى آثار على النظم البيئية البحرية، والحياة البرية، والبيئة الطبيعية. ^{[ 12 ]}

• التأثيرات على النظم البيئية البحرية

يمكن أن يؤدي نشر البنية التحتية للطاقة البحرية إلى تغيير النظم البيئية المحلية من خلال تعديل تدفق المياه، ونقل الرواسب، وبنية الموائل. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي السدود المدية، التي تعيق التدفق الطبيعي للمياه، إلى تغييرات في مستويات الملوحة وترسب الرواسب في مصبات الأنهار. ويمكن أن تُخلّ هذه التغييرات بالموائل القاعية، مما يؤثر على الأنواع التي تعتمد على هذه البيئات للبقاء. ^{[ 13 ]} وقد أظهرت الأبحاث أن مشاريع الطاقة المدية يمكن أن تؤدي إلى فقدان الموائل محليًا، لا سيما بالنسبة للأنواع الحساسة للتغيرات في تكوين الرواسب وتدفق المياه. ^{[ 13 ]}

يمكن لمحولات طاقة الأمواج أن تؤثر أيضًا على النظم البيئية البحرية. فبينما قد تُنشئ شعابًا مرجانية اصطناعية تجذب أنواعًا معينة، فإنها قد تُزاحم أنواعًا أخرى في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى التنافس على الموارد. وفي بعض الحالات، لوحظ أن هذه المنشآت تُعزز التنوع البيولوجي، لكن التأثير الإجمالي يعتمد على التصميم المحدد وموقع الأجهزة. وتُبرز المقايضات البيئية المرتبطة بمحولات طاقة الأمواج أهمية التخطيط والمراقبة الدقيقين لتحقيق التوازن بين إنتاج الطاقة والحفاظ على البيئة. ^{[ 14 ]}

• التأثيرات على الحياة البحرية

تشكل تقنيات الطاقة البحرية مخاطر على الحياة البحرية، لا سيما من خلال الاصطدامات مع التوربينات تحت الماء، والتلوث الضوضائي، والمجالات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الكابلات البحرية. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تشكل توربينات المد والجزر، التي تعمل في بيئات ذات تدفق عالٍ، تهديدًا للأسماك والثدييات البحرية التي قد تصطدم بشفراتها الدوارة. ورغم أن خطر الاصطدام يُعتبر منخفضًا عمومًا، إلا أنه قد يكون كبيرًا بالنسبة للأنواع بطيئة الحركة أو المهاجرة، مما يستدعي تطوير تصاميم توربينات تراعي سلامة الأسماك. ^{[ 15 ]}

يُعد التلوث الضوضائي مصدر قلق آخر مرتبط بمنشآت الطاقة البحرية. إذ يُمكن أن يُولّد بناء وتشغيل هذه الأجهزة ضوضاءً تحت الماء، مما قد يُؤثر سلبًا على الحياة البحرية. وتعتمد الحيتانيات، كالحيتان والدلافين، اعتمادًا كبيرًا على الصوت للتواصل والملاحة والبحث عن الطعام. وقد يُؤدي التعرض المطوّل للضوضاء إلى تغييرات سلوكية، وزيادة مستويات التوتر، وحتى هجر الموائل. لذا، تُعدّ تدابير التخفيف، كتقنيات الحدّ من الضوضاء والوضع الاستراتيجي للأجهزة، ضروريةً للحدّ من هذه الآثار. ^{[ 16 ]}

يمكن أن تؤثر المجالات الكهرومغناطيسية (EMFs) المنبعثة من كابلات الطاقة تحت سطح البحر أيضًا على الأنواع البحرية، وخاصة تلك الحساسة للمؤثرات الكهرومغناطيسية، مثل أسماك القرش والشفنين.

• التغيرات الفيزيائية والكيميائية

قد يؤدي تركيب البنية التحتية للطاقة البحرية إلى تغييرات فيزيائية في البيئة البحرية، مثل تغير أنماط الأمواج وتآكل السواحل. فعلى سبيل المثال، يمكن لمزارع طاقة الأمواج واسعة النطاق أن تقلل من كمية طاقة الأمواج التي تصل إلى الشاطئ، مما قد يؤثر على العمليات الساحلية مثل نقل الرواسب. وفي بعض الحالات، قد يؤدي ذلك إلى تفاقم تآكل السواحل، لا سيما في المناطق المعرضة أصلاً لمثل هذه التغييرات. ^{[ 17 ]}

تُعدّ التأثيرات الكيميائية، مثل إطلاق مواد مانعة للترسبات أو ملوثات أخرى من أجهزة الطاقة البحرية، مصدر قلق محتمل آخر. ورغم أن هذه التأثيرات طفيفة عمومًا مقارنةً بتلك المرتبطة باستخراج الوقود الأحفوري، إلا أنها لا تزال تتطلب إدارة دقيقة للحد من الضرر الذي يلحق بالنظم البيئية البحرية. ويمكن للصيانة الدورية واستخدام مواد صديقة للبيئة أن يُسهما في التخفيف من هذه المخاطر. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

• التخفيف وأفضل الممارسات

وضعت الحكومات والمنظمات أطرًا تنظيمية وأفضل الممارسات لمعالجة هذه الآثار البيئية. وعادةً ما تشترط الهيئات التنظيمية إجراء تقييمات الأثر البيئي قبل تنفيذ مشاريع الطاقة البحرية. وتساعد هذه التقييمات في تحديد المخاطر المحتملة وتوجيه استراتيجيات التخفيف، مثل استخدام تصاميم توربينات صديقة للأسماك، وتقنيات الحد من الضوضاء، والتوزيع الاستراتيجي للأجهزة لتقليل الاضطراب البيئي إلى أدنى حد. ^{[ 19 ]}

نشرت منظمات دولية، مثل الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA)، مبادئ توجيهية لتطوير الطاقة البحرية المستدامة. وتؤكد هذه المبادئ على أهمية إشراك أصحاب المصلحة، والإدارة التكيفية، والرصد طويل الأجل لضمان أن تكون مشاريع الطاقة البحرية مسؤولة بيئيًا. ومن خلال الالتزام بهذه المبادئ، يمكن لقطاع الطاقة البحرية تحقيق التوازن بين الحاجة إلى الطاقة المتجددة وحماية النظم البيئية البحرية والحياة البرية. ^{[ 20 ]}

يتأثر تطوير الطاقة البحرية بشكل كبير بالسياسات الحكومية والحوافز الاقتصادية والأطر التنظيمية. وتلعب هذه العوامل دوراً حاسماً في تعزيز الابتكار وجذب الاستثمارات وضمان النشر المستدام لتقنيات الطاقة البحرية. ^{[ 21 ]}

• الاعتبارات الاقتصادية

لا تزال الطاقة البحرية في المراحل الأولى من التسويق التجاري، وتعتمد جدواها الاقتصادية على خفض التكاليف وتحسين الكفاءة. لطالما شكلت النفقات الرأسمالية والتشغيلية المرتفعة المرتبطة بمشاريع الطاقة البحرية عائقًا أمام انتشارها على نطاق واسع. ^{[ 22 ]} ومع ذلك، فإن التطورات التكنولوجية، واقتصاديات الحجم، والدعم الحكومي تُسهم في خفض التكاليف. فعلى سبيل المثال، انخفضت التكلفة المُعدّلة للطاقة (LCOE) لطاقة المد والجزر والأمواج بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة، على الرغم من أنها لا تزال أعلى من تكلفة مصادر الطاقة المتجددة الأكثر رسوخًا مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. ^{[ 23 ]}

تُستخدم الإعانات الحكومية والمنح والحوافز الضريبية غالبًا لتعويض التكاليف الأولية المرتفعة لمشاريع الطاقة البحرية. صُممت هذه الآليات المالية لتشجيع استثمارات القطاع الخاص وتسريع نشر تقنيات الطاقة البحرية. ^{[ 23 ]}

• السياسات الحكومية والأطر التنظيمية

تؤثر السياسات الحكومية بشكل كبير على تطوير الطاقة البحرية. وقد طبقت العديد من الدول أهدافًا للطاقة المتجددة، وتعريفات تغذية الشبكة، ومعايير محفظة الطاقة المتجددة (RPS) لتعزيز تطوير الطاقة البحرية. فعلى سبيل المثال، وضع الاتحاد الأوروبي أهدافًا طموحة للطاقة المتجددة كجزء من اتفاقيته الخضراء، حيث تم تحديد الطاقة البحرية كمكون رئيسي في استراتيجيته لتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050. ^{[ 24 ]}

في المملكة المتحدة، لعب برنامج الطاقة البحرية دورًا محوريًا في دعم تطوير طاقة المد والجزر والأمواج. ^{[ 25 ]} يوفر البرنامج تمويلًا للبحث والتطوير، بالإضافة إلى المشاريع التجريبية. كما أنشأت حكومة المملكة المتحدة نظام عقود الفرق (CfD)، الذي يضمن سعرًا ثابتًا للكهرباء المولدة من الطاقة البحرية، مما يوفر للمطورين استقرارًا ماليًا طويل الأجل. ^{[ 26 ]}

طبّقت الولايات المتحدة سياسات لدعم الطاقة البحرية من خلال مكتب تقنيات الطاقة المائية التابع لوزارة الطاقة. يموّل هذا المكتب مبادرات البحث والتطوير، ويقدّم منحًا للمشاريع التجريبية. كما اقتُرح قانون الطاقة المتجددة البحرية لإنشاء إطار تنظيمي لتطوير موارد الطاقة البحرية في المياه الأمريكية. ^{[ 27 ]}

• دراسات الحالة

المملكة المتحدة: تُعدّ المملكة المتحدة رائدة عالميًا في مجال الطاقة البحرية، ولا سيما طاقة المد والجزر. ويُعتبر مشروع "ميجن" لطاقة المد والجزر في اسكتلندا أحد أكبر مشاريع طاقة المد والجزر في العالم. وبدعم من التمويل الحكومي والاستثمار الخاص، أثبت المشروع إمكانية توليد طاقة المد والجزر على نطاق واسع. وقد لعبت البيئة السياسية الداعمة في المملكة المتحدة، بما في ذلك برنامج عقود الدعم، دورًا محوريًا في نجاح المشروع. ^{[ 28 ]}

كندا: تمتلك كندا موارد طاقة بحرية كبيرة، لا سيما في خليج فندي، الذي يتميز ببعض أعلى نطاقات المد والجزر في العالم. ويُعدّ مركز فندي لأبحاث المحيطات والطاقة (FORCE) في نوفا سكوتيا موقعًا تجريبيًا لتقنيات طاقة المد والجزر. وقد وفّرت الحكومة الكندية التمويل اللازم لمركز FORCE، ووضعت أطرًا تنظيمية لتسهيل نشر مشاريع الطاقة البحرية. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

كوريا الجنوبية: استثمرت كوريا الجنوبية استثمارات كبيرة في الطاقة البحرية كجزء من استراتيجيتها للطاقة المتجددة. وتُعد محطة سيهوا لتوليد الطاقة من المد والجزر أكبر محطة من نوعها في العالم، بقدرة 254 ميغاواط. وقد طُوّر المشروع بدعم حكومي كبير، وهو مثال نموذجي على نشر طاقة المد والجزر على نطاق واسع. ^{[ 31 ]}

فرنسا: تتمتع فرنسا بتاريخ عريق في تطوير طاقة المد والجزر، يعود إلى محطة رانس لتوليد الطاقة من المد والجزر، التي تم تشغيلها عام 1966، ولا تزال واحدة من أقدم وأنجح محطات توليد الطاقة من المد والجزر في العالم. وتواصل الحكومة الفرنسية دعم الطاقة البحرية من خلال تمويل البحث والتطوير ومبادرات سياسية تهدف إلى توسيع نطاق الطاقة المتجددة. ^{[ 32 ]}

• حصاد الطاقة
• الطاقة الكهربائية البحرية
• الطاقة المدية
• طاقة الأمواج
• تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات
• القوة الأسموزية
• الطاقة المتجددة
• تسويق الطاقة المتجددة

• عمر اللبان، هيثم أبو رب، فريد بلايبيرج : موارد الطاقة المتجددة: الوضع الراهن، والآفاق المستقبلية، والتقنيات المُمكّنة لها. مجلة مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة 39، (2014)، 748-764، doi : 10.1016/j.rser.2014.07.113 .

• أنظمة طاقة المحيطات
• الرابطة الأوروبية لطاقة المحيطات
• المركز الأوروبي للطاقة البحرية (EMEC)
• مجلس طاقة المحيطات
• مركز سوبرجين البريطاني لأبحاث الطاقة البحرية
• بوابة ومستودع معلومات حول الطاقة المتجددة البحرية
• قاعدة بيانات مشاريع الطاقة البحرية
• تيثيس - الآثار البيئية لطاقة الرياح والطاقة المتجددة البحرية
• شركة تيثيس للهندسة - معلومات فنية حول الطاقة البحرية
• مستودع بيانات الطاقة البحرية والهيدروكينيتيكية