معلومات هامة حول طاقة المد والجزر

يعود تاريخ طاقة المد والجزر إلى العصور الوسطى أو العصر الروماني، وتم استخدام قوة المد والجزر في هذه العصور لإنتاج الطاقة الميكانيكية لتشغل بعض الأجهزة مثل مطاحن الحبوب، وغالباً ما يتم تجاهل الطاقة الكامنة التي تمتلكها محيطاتنا وممراتنا المائية، ولكن يمكن أن تنتج هذه الطاقة طاقة نظيفة ومتجددة إذا تعلمنا فقط كيفية تسخيرها بشكل صحيح.

ما هي طاقة المد والجزر؟

هي عبارة عن نوع من الطاقة الكهرومائية التي تسخر طاقة المد والجزر في محيطنا أو غيرها من الممرات المائية المتدفقة لإنتاج الطاقة (عادةً في شكل كهرباء)، ومع ارتفاع وانخفاض مستويات سطح البحر أو حتى تدفق التيارات تحت الماء يتم إنشاء طاقة محتملة، ومن خلال استخدام معدات مثل مولدات طاقة المد والجزر والتوربينات تحت الماء في مناطق حركات المد والجزر العالية يمكن استخدام الطاقة الحركية للمحيطات لتشغيل التوربينات، وبالتالي إنتاج الكهرباء.

كيف تعمل طاقة المد والجزر؟

يوجد هناك ثلاث طرق رئيسية لتسخير الطاقة الناتجة عن المد والجزر والتيارات في جسم مائي هم: توربينات المد والجزر وقناطر المد والجزر وأسوار المد والجزر:

توربينات المد والجزر:

تشبه توربينات المد والجزر توربينات الرياح إلا أنها تحت سطح الماء بدلاً من أن تكون فوق الأرض، حيث يدفع تيار الماء شفرات التوربين المتصل بمولد ليولد الكهرباء، كما تستطيع توربينات المد والجزر إنتاج كهرباء أكثر بكثير من محطات طاقة الرياح، ويرجع ذلك أساساً إلى أن الماء أكثر كثافة من الهواء، ومع ذلك فإن الكثافة العالية للمياه تعني أن توربينات المد والجزر يجب أن تكون أقوى بكثير من توربينات الرياح، مما يجعلها أكثر تكلفة في التصنيع.

وايضاً إن توربينات المد والجزر كبيرة، ولكنها تسبب القليل نسبياً من الاضطراب في النظام البيئي من حولها، ويمكن أن تتسبب في أضرار تصادم مثل توربينات الرياح مع الحياة البحرية، ولكن هذه الشفرات تميل إلى التحرك ببطء، لذا فهي ليست مصدر قلق كبير، كما أنها تصدر ضوضاء منخفضة المستوى، والتي يمكن أن تؤثر على الثدييات البحرية.

قناطر المد والجزر:

إن قناطر المد والجزر هي عبارة عن سدود منخفضة الجدران، وعادة ما يتم تركيبها عند مداخل المد والجزر أو مصبات الأنهار، وعلى غرار السدود الكهرومائية التقليدية تُستخدم بوابات السد لإنشاء خزان على جانب واحد من الحاجز، ويتم تأمين الوابل (جهاز من أجهزة قناطر المد والجزر) عادةً في قاع البحر في حين أن الجزء العلوي من الوابل أعلى بقليل من مستوى المياه، كما تقع توربينات المد والجزر في الجزء السفلي من الحاجز داخل نفق يسمح بتدفق المياه من خلاله.

يتم تشغيل التوربينات الموجودة على طول الجزء السفلي من الوابل مع المد والجزر الواردة والصادرة، وخلال المد المرتفع القادم يتدفق الماء فوق التوربينات مع ارتفاع المياه، وبعد ذلك يتدفق الماء مرة أخرى عبر التوربينات حيث يصبح المد منخفضاً، والتوربينات تكون متصلة بمولد ليتم إنتاج الكهرباء.

أسوار المد والجزر:

أسوار المد والجزر لها شفرات عمودية يتم دفعها بواسطة المياه المتحركة، كما يتم تثبيت هذه التوربينات العمودية معاً مثل السياج، ولكنها لا تتطلب الهيكل الخرساني الكبير الذي تتطلبه قناطر المد والجزر، وعادةً سيتم تثبيتها بين الكتل الأرضية في أشياء مثل المداخل والجداول سريعة الحركة، ولتوليد الكهرباء تدفع الطاقة الناتجة عن تيارات المد والجزر شفرات الباب الدوار المتصلة بمولد، وبالتالي تولد الكهرباء.

أين يتم استخدام طاقة المد والجزر؟

إن طاقة المد والجزر ليست مصدر طاقة مستخدمة على نطاق واسع حتى الآن، ولا يوجد سوى تسع محطات لتوليد الطاقة من المد والجزر في جميع إنحاء العالم، ومع ذلك هناك المزيد من الخطط التي يجري التخطيط لها، حيث أصبحت تقنيات طاقة المد والجزر أكثر دقة، والعديد من محطات طاقة المد والجزر المقترحة مخصصة للأغراض البحثية فقط، ولكن أن عدد محطات الطاقة التجارية حالياً في تزايد.

فعلى سبيل المثال ظهرت العديد من مواقع اختبار لتوليد طاقة المد والجزر في بعض الأماكن من أجل معرفة المزيد حول كيفية عمل أنظمة طاقة المد والجزر، حيث يقع أحد أبرز مواقع الاختبار في (خليج فندي الموجود بكندا)، ويبدو أن طاقة المد والجزر تحمل الكثير من الإمكانات لمساعدتنا على الابتعاد عن الوقود الأحفوري في المستقبل.

نظام التحكم بمحطات طاقة المد والجزر:

يُقال إن نظام التحكم بمحطات طاقة المد والجزر يكون مميز إذا كان يوفر نوعية جيدة من الإمداد الموثوق به دون تقلبات، حيث أن الجودة الجيدة قد تعني أن تنظيم الجهد ومستوى الجهد يقع ضمن الحدود المعقولة، وبشكل عام تم تصميم جميع المكونات الموجودة في أنظمة الطاقة التقليدية أو غير التقليدية لتعمل بشكل جيد، وهذا قد يعني أنه عندما تتوافق مستويات الجهد في النظام مع الفولتية المقدرة فستكون الاختلافات في حدود حوالي 5٪ من الطاقة.

وإذا كان تباين الجهد أكثر من قيمة محددة مسبقاً أو 5٪ فإن أداء الجهاز يتأثر بشكل كبير، كما يتم التضحية بعمر معظم المعدات، فعلى سبيل المثال تبدأ الصورة على جهاز التلفزيون في التدحرج إذا كان الجهد أقل من مستوى معين وأنبوب الفلورسنت يرفض التوهج إذا كان الجهد أقل من مستوى معين، ويختلف عزم المحرك التحريضي باختلاف مربع الجهد الطرفي وما إلى ذلك، وبالتالي فإن الحاجة إلى التحكم في الجهد على النظام قوية للغاية.

التأثيرات البيئية لطاقة المد والجزر:

تم تطوير التكنولوجيا اللازمة لقوة المد والجزر بشكل جيد، ولكن أن الحاجز الرئيسي أمام زيادة استخدام هذه الطاقة هو تكاليف البناء، حيث يوجد هناك تكلفة رأسمالية عالية لمشروع طاقة المد والجزر (مع احتمال يدوم لمدة حوالي 10 سنوات)، لذلك فإن تكلفة الكهرباء تكون حساسة للغاية لمعدل الخصم، وايضاً أن العوامل الرئيسية في تحديد فعالية تكلفة موقع طاقة المد والجزر هي الحجم والفرق في الارتفاع بين المد العالي والمنخفض.

وبالمقارنة مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل: طاقة الرياح والطاقة الشمسية، فإن طاقة المد والجزر تكون باهظة التكلفة، مما قد دفع الكثيرين إلى إعلان أنها لا تستحق المتابعة، فعلى سبيل المثال تشير العديد من التقديرات إلى أن طاقة المد والجزر في كندا ستكلف حوالي (0.66 دولاراً كندياً) لكل كيلووات في الساعة مقارنةً بطاقة الرياح البحرية بحوالي (30 دولاراً كندياً).