اقرأ في هذا المقال
- ما هي طاقة المحيطات؟
- كيفية الاستفادة من طاقة المحيطات
- التصاميم والأجهزة المستخدمة للاستفادة من طاقة المحيطات
بشكل عام زاد كمية توليد الكهرباء من التقنيات البحرية في السنوات الماضية، ومع ذلك يجب أن تنتشر هذه التكنولوجيا بسرعة أكبر للمضي قدماً في المسار الصحيح، وهو الأمر الذي يتطلب حاجة إلى سياسات تعزز البحث والتطوير لتحقيق المزيد من التخفيضات في التكاليف والتنمية على نطاق واسع، وايضاً بالإضافة إلى ذلك تتمتع التقنيات البحرية بإمكانيات كبيرة، مما يجعلها من أهم مصادر الطاقة المتجددة.
ما هي طاقة المحيطات؟
بكلمات بسيطة إن طاقة المحيطات هي عبارة عن الطاقة المتولدة عادةً من موجات المحيط أو من كمية الملوحة الموجودة في المياه، أو ربما من اختلاف درجات حرارة المياة أو حتى من ظاهرة المد والجزر، فنتيجة لحركة وسرعة المياة في محيطات العالم يتم توليد مقدارا هائلا من الطاقة الحركية، والتي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء المستخدمة إما في المنازل أو المباني أو وسائل النقل أو في المصانع.
كيفية الاستفادة من طاقة المحيطات
ظل البشر يحاولون الاستفادة من طاقة المحيطات لقرون عديدة ماضية، حيث بدأ ذلك من السيد الفرنسي بيير سيمون جيرارد (مكتشف طاقة المحيطات) في عام 1799، وأن الحركة المستمرة للأمواج والمد والجزر والتيارات بالإضافة إلى خصائص أخرى للمحيط إذا تم تسخيرها يمكن أن ينتج ما بين 20 ألف إلى 80 ألف تيراواط / ساعة من الكهرباء، وهذا هو أكثر من استهلاك الطاقة الحالي في العالم بحوالي 20000 تيراواط ساعة.
وإن المناطق التي تتمتع بأكبر إمكانات طاقة موجية هي شمال غرب المحيط الهادئ وألاسكا في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة، حيث تحمل الأمواج التي تحركها المد والجزر الممتدة على طول سواحل الصين وكوريا وأجزاء من أوروبا الوعد الأكبر لقوة المد والجزر الديناميكية، بينما تعد المحيطات الاستوائية على خط الاستواء أفضل الأماكن لاستغلال الطاقة الحرارية للمحيطات.
ويقدر معهد أبحاث الطاقة الكهربائية أن بعض الأمواج المتكسرة على طول الساحل الأمريكي وحدها يمكن أن تولد 2640 تيراواط ساعة كل عام، ولكن نظراً لأن الشحن أو الصيد أو العمليات البحرية أو المخاوف البيئية لها الأسبقية في مناطق معينة فإن كمية الطاقة “القابلة للاسترداد” تقدر بـ 1170 تيراواط ساعة سنوياً، أي ما يقرب من ثلث كمية الكهرباء التي تستهلكها الولايات المتحدة وحدها كل عام.
التصاميم والأجهزة المستخدمة للاستفادة من طاقة المحيطات:
بشكل عام إن الطاقة متأصلة عادةً في حركة أمواج المحيط من الاختلاف في درجات الحرارة بين المياه السطحية الدافئة والمياه العميقة الأكثر برودة إلى كمية التباين في درجة الملوحة بين المياه العذبة والتيارات البحرية والمد والجزر، وطور الباحثون مجموعة متنوعة من التصاميم والأجهزة للاستفادة من طاقة المحيطات وهم كما يلي:
- عوامة الامتصاص النقطي: يتم تثبيت العوامة العائمة على قاعدة تثبيت في قاع البحر، وعندما تتحرك العوامة لأعلى ولأسفل مع الأمواج فإنها تحرك مولداً في العمود الذي يربط العوامة بالقاعدة، مما قد ينتج الكهرباء، ومن ثم يتم ضخ الكهرباء إلى جهاز تجميع ينقل الكهرباء إلى الشبكة البرية.
- مخفف السطح: يحتوي هذا الجهاز على أذرع متعددة تطفو على سطح الأرض، وبفضل حركة الأمواج قد تعمل الأذرع على ثني المفاصل المتصلة بالمضخات الهيدروليكية التي تدفع المولد وتنتج الكهرباء، ويتم نقل هذه الكهرباء إلى الشاطئ عبر كابل تحت البحر.
- عمود الماء المتأرجح: وفي هذا التصميم يتم إنشاء هيكل خرساني بغرفة مغلقة وفتحة تحت مستوى سطح البحر، وعندما تدخل الأمواج من الفتحة يرتفع مستوى الماء في الحجرة، مما يدفع الهواء فوقها عبر توربين متصل بفتحة علوية في الغرفة، كما يقود تدفق الهواء التوربين الذي يولد الكهرباء، وعندما تنحسر الموجة يُمتص الهواء مرة أخرى إلى الغرفة السفلية، مما يؤدي إلى دوران التوربين في الاتجاه المعاكس وتوليد الكهرباء.
- القوة التناضحية: تعتمد تقنية الطاقة التناضحية على الظاهرة الطبيعية المتمثلة في أن المياه ذات التركيز المنخفض من الملح تسعى إلى تركيز أعلى من الملح، وعندما تلتقي المياه ذات الملوحة المختلفة عند مصب النهر وتتحد للوصول إلى ملوحة موحدة فإنها تطلق الطاقة، كما يتم سحب المياه العذبة إلى جانب المياه المالحة، مما قد يؤدي إلى معادلة الملوحة ورفع ضغط الماء في خزان المياه المالحة، ويستخدم هذا الضغط لدفع التوربينات التي تنتج الكهرباء.
- سجادة الموجة: وهي عبارة عن غشاء مرن على طول قاع المحيط ويتحرك لأعلى ولأسفل مع مرور الأمواج فوقه، مما يدفع مياه البحر إلى أنبوب تصريف عبر مضخات عمودية متصلة بالجانب السفلي من الغشاء، وتعمل المياه المضغوطة من الأنبوب على تشغيل توربين على الشاطئ يمكنه توليد الكهرباء، كما تلتقط السجادة 90٪ من طاقة الأمواج مقارنةً بألواح الطاقة الشمسية التي تلتقط 20٪ فقط من طاقة الشمس.
تقدر وكالة الطاقة الدولية أن طاقة الأمواج يمكن أن تنتج حوالي (8.000 إلى 80.000 تيراواط ساعة سنوياً)، ويمكن أن تنتج الطاقة الحرارية للمحيطات (10.000 تيراواط ساعة سنوياً)، وأيضاً يمكن أن تنتج الطاقة التناضحية (2.000 تيراواط ساعة سنوياً) وطاقة المد والجزر والتيارات البحرية يمكن أن تنتج (1.100 تيراواط ساعة سنوياً)، ونظراً لكل هذا فإننا نستطيع القول أن هذه الطاقة هي من أهم مصادر الطاقة المتجددة.
