طاقة الأمواج وأثرها على البيئة

موضوع الطاقة المتجددة هو موضوع دائم الخضرة خاصة في عالم يهيمن عليه الوقود الأحفوري، حيث يتم الحديث عن الطاقة المتجددة على نطاق واسع في العالم المعاصر؛ لأنها غير محدودة، مما يعني أنها مستدامة ولا تنبعث منها غازات الدفيئة التي تضر بالبيئة وصحة الإنسان، والمثال الكلاسيكي للطاقة المتجددة هو طاقة الأمواج.

ما هي طاقة الأمواج؟

هي عبارة عن طاقة يتم تسخيرها من المحيط أو أمواج البحر، حيث تحتوي الحركة العمودية لأمواج سطح المحيط على الكثير من الطاقة الحركية التي يتم التقاطها بواسطة تقنيات طاقة الأمواج للقيام بمهام مفيدة، على سبيل المثال توليد الكهرباء وتحلية المياه وضخ المياه في الخزانات.
طاقة الأمواج هي في الأساس طاقة مستمدة من الأمواج، فعندما تهب الرياح عبر سطح البحر فإنها تنقل الطاقة إلى الأمواج (وهي مصدر قوي للطاقة)، حيث يتم قياس ناتج الطاقة من خلال سرعة الموجة وارتفاع الموجة وطول الموجة وكثافة الماء.
كلما زادت قوة الأمواج زادت قدرتها على إنتاج الطاقة، حيث يمكن بعد ذلك استخدام الطاقة التي تم التقاطها لتوليد الكهرباء أو محطات الطاقة أو ضخ المياه. ليس من السهل تسخير طاقة الأمواج من محطات توليد الأمواج، وهذا هو السبب في وجود القليل من محطات توليد الأمواج حول العالم.
عادةً عندما ننظر إلى الشاطئ ونرى الأمواج تتصادم على الشاطئ فإننا نشاهد طاقة الأمواج، حيث لا يتم تسخيرها أو استخدامها لصالح أي شخص في تلك الحالة، ولكن هناك قوة منتجة، وقد يقول بعض المغامرين أنه ينتظر فقط أن يتم استخدامه لجعل حياتنا أفضل واستهلاكنا للطاقة أنظف وأرخص، وغالبًا ما يتم خلط طاقة الأمواج بقوة المد والجزر  وهو أمر مختلف تمامًا.
أنواع الموجات التي تتشكل تكون حسب المكان الذي تتأثر فيه، فمن المحتمل أن تكون الموجات الطويلة والثابتة التي تتدفق بلا نهاية على الشاطئ ناتجة عن العواصف والظروف الجوية القاسية البعيدة، كما أن قوة العواصف وتأثيرها على سطح الماء قوية جدًا لدرجة أنها يمكن أن تسبب موجات على شواطئ نصف الكرة الأرضية الآخر، فعلى سبيل المثال عندما تعرضت اليابان لإعصار تسونامي هائل في عام 2011 أحدثت موجات قوية على ساحل هاواي وحتى شواطئ ولاية واشنطن.

كيف يتم تحويل طاقة الأمواج إلى كهرباء؟

عادةً من أجل تسخير طاقة الأمواج وجعلها تخلق وتنتج طاقة لنا علينا أن نذهب إلى حيث توجد الأمواج، حيث يحدث الاستخدام الناجح والمربح لطاقة الأمواج على نطاق واسع فقط في مناطق قليلة حول العالم، وتشمل الأماكن: ولايات واشنطن وأوريجون وكاليفورنيا ومناطق أخرى على طول الساحل الغربي لأمريكا الشمالية، وهذا يشمل أيضًا سواحل اسكتلندا وأفريقيا وأستراليا.
تعد طاقة الأمواج في الأساس شكلًا مكثفًا من الطاقة الشمسية الناتجة عن حركة الرياح التي تهب عبر سطح مياه المحيط، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك كمصدر للطاقة، وعندما تضرب أشعة الشمس الشديدة الغلاف الجوي فإنها تجعله دافئًا، حيث تختلف شدة أشعة الشمس التي تضرب الغلاف الجوي للأرض بشكل كبير في أجزاء مختلفة من العالم، كما يؤدي هذا التفاوت في درجة حرارة الغلاف الجوي حول العالم إلى انتقال الهواء الجوي من المناطق الأكثر سخونة إلى المناطق الأكثر برودة، مما يؤدي إلى ظهور الرياح.
عندما تنزلق الرياح فوق سطح المحيط يتم تحويل جزء بسيط من الطاقة الحركية من الرياح إلى الماء الموجود تحتها مما يؤدي إلى حدوث موجات، وفي واقع الأمر يمكن اعتبار المحيط كمجمع تخزين ضخم للطاقة تنقله أشعة الشمس إلى المحيطات، حيث تنقل الأمواج الطاقة الحركية المنقولة عبر سطح المحيط، ومع أخذ ذلك في الاعتبار يمكننا أن نستنتج بأمان أن الأمواج هي شكل من أشكال الطاقة وهي نفس الطاقة، وليست المياه التي تنزلق فوق سطح المحيط.
هذه الموجات قادرة على السفر عبر المحيطات الشاسعة دون أن تفقد الكثير من الطاقة، ومع ذلك عندما يصلون إلى الخط الساحلي، حيث يكون عمق المياه ضحلًا إلى حد كبير تقل سرعتهم، بينما يزيد حجمهم بشكل كبير، وفي نهاية المطاف تضرب الأمواج الشاطئ وتطلق كميات هائلة من الطاقة الحركية. يتم تحويل طاقة الأمواج إلى كهرباء عن طريق محول طاقة الأمواج (WEC):

محول طاقة الأمواج (WEC):

يتم تحويل طاقة الأمواج التي تضرب الشاطئ إلى كهرباء باستخدام محول طاقة الأمواج (WEC)، وهو في الأساس محطة طاقة. مبدأ التشغيل لمحطة الطاقة هذه بسيط ورائع، حيث إنها حجرة مغلقة ذات فتحة تحت سطح البحر، مما يسمح لأمواج البحر القوية بالتدفق إلى الغرفة والعودة إليها.
يرتفع مستوى الماء في الحجرة وينخفض ​​مع إيقاع الموجة، وبالتالي يُدفع الهواء للأمام وللخلف عن طريق التوربينات المتصلة بالفتحة العلوية في الغرفة، حيث يمتلك الهواء المضغوط وغير المضغوط طاقة كافية لدفع التوربينات، ومن ثم يتم دفع التوربين في نفس الاتجاه عن طريق تدفق الهواء ذهابًا وإيابًا عبر التوربين، ثم ينتج المولد الكهرباء والتي يتم نقلها إلى الشبكات الكهربائية وتزويدها لاحقًا لمراكز الطلب وخطوط التوزيع التي تربط المنازل الفردية والصناعات.

ما هي مزايا طاقة الأمواج؟

• أنه متوقع للغاية: يمكن توقع نمط وصول الموجة بدرجة كبيرة، حيث أنهم يصلون ليلًا ونهارًا ويؤويون طاقة أكثر من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الرياح والطاقة الشمسية، ومن ناحية أخرى فإن طاقة الرياح والطاقة الشمسية لا يمكن التنبؤ بها إلى حد كبير.
  تنخفض سرعة الرياح بشكل غير متوقع مما يؤثر على توليد الكهرباء، وتعتمد الطاقة الشمسية على التعرض لأشعة الشمس، مما يعني أن التغطية السحابية وساعات الليل تقلل بشكل كبير من هذا التعرض، مما يؤدي إلى تقليل الكفاءة، ولهذا نحن نقول بأن طاقة الأمواج متوقعة وموجودة وكفاءتها عالية.
  
• أنه شكل متجدد من الطاقة: (متجدد يعني أنه مورد لا نهاية له). لم يجرؤ أحد على الإيحاء بأن المحيطات والبحار ستختفي يومًا ما، حيث سيستمر البشر في تسخيرها حتى النهاية، وهذا الجانب يجعل طاقة الأمواج مصدر طاقة موثوقًا وفعالًا.
  
• طاقة الأمواج صديقة للبيئة: طاقة الأمواج هي مصدر طاقة نظيف تمامًا، مما يعني أنها لا تنبعث منها غازات دفيئة خطيرة في الغلاف الجوي، فالوقود الأحفوري على سبيل المثال النفط والفحم والغاز الطبيعي يساهم بشكل كبير في تلوث البيئة؛ لأنها تطلق غازات دفيئة خطيرة بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز والميثان والأوزون في الغلاف الجوي.
  
• خلق وظائف خضراء: تتحمل المجتمعات التي تعيش في المناطق النائية والصناعات المتدهورة مثل صناعة بناء السفن أكبر وطأة للبطالة وعدم الاستدامة الاقتصادية بسبب نقص الكهرباء، أما بالنسبة لطاقة الأمواج فأنها تتمتع بالقدرة على خلق العديد من الفرص الخضراء لسكان المناطق النائية والحضرية على حدٍ سواء؛ وذلك لأن المناطق النائية التي لا يمكن الوصول إليها عن طريق إمدادات الكهرباء التقليدية يتم توفيرها جيدًا بواسطة طاقة الأمواج.
  
• النمو المتسارع للمناطق النائية: يمكن أن يتم توجيه طاقة الأمواج إلى مواقع بعيدة، وهذا يعني ظهور الصناعات والشركات، حيث ستشهد هذه المناطق النائية نموًا اقتصاديًا قويًا يمضي قدمًا.
  
• تأمين إمدادات الطاقة: يمكن أن يساعد إنشاء بنية تحتية قوية لطاقة الموجة بشكل كبير على تجنب الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري، حيث أن سوق الوقود الأحفوري متقلب إلى حد كبير ويمكن أن يضر باقتصاد الدولة إذا حدث نقص، أما طاقة الأمواج فهي الطريقة المؤكدة لسد فجوة التقلب هذه لأنها رخيصة وموثوقة وفعالة.
  
• لا تزال الأرض سليمة: يمكن وضع محطات طاقة الأمواج بعيدًا عن الشاطئ لتخفيف أي مخاطر تأتي جنبًا إلى جنب مع هذه النباتات الموجودة على الشاطئ مثل تلوث التربة، كما أن الأرض لا تزال في حالتها الطبيعية على عكس استخراج الوقود الأحفوري، وهو الأمر الذي يتطلب مستويات عالية من الحفر التي تترك الأرض متضررة بشدة.
  

ما هي عيوب طاقة الأمواج؟

• ارتفاع تكاليف رأس المال مقدما: يتطلب بناء محطات طاقة الأمواج نفقات رأسمالية ضخمة. إن صيانة محطة الطاقة والاتصال بشبكة الطاقة وموارد الأمواج والانخفاض المتوقع في تكاليف الطاقة بمجرد تشغيل البنية التحتية والعمر الافتراضي للتكنولوجيا ليست سوى بعض المتغيرات التي تزيد من تكلفة طاقة الأمواج، حيث أنه من الصعب أيضًا تحديد التكلفة الفعلية نظرًا لأن طاقة الأمواج في مرحلتها الأولى من التطور.
  
• يمكن أن يؤدي التغير في حجم الموجة إلى إتلاف المعدات: حجم الموجة لا يمكن التنبؤ به في البحار، وفي بعض الأحيان يأتي مع الانتقام ويمكن أن يسبب البلى الشديد لتوربينات توليد طاقة الأمواج، كما يمكن أن يكون تلف هذه المعدات مكلفًا من حيث الإصلاح، مما يعني توقف إمدادات الكهرباء.
  
• الأضرار التي لحقت النظام البيئي للحياة البحرية: تعد مشاريع طاقة الأمواج البحرية أكثر تعقيدًا من المشاريع البرية، حيث تشمل المشاريع المنصات والكابلات والتوربينات والوصلات البينية والجرف وغير ذلك الكثير،  ومن وجهة نظر بيئية تعتبر المياه الضحلة أرضًا خصبة للتكاثر والراحة لمعظم الحياة البحرية.
  لذلك فإن الأنشطة من إنشاء وتشغيل محطة طاقة الأمواج تؤثر بشكل كبير على النظام البيئي البحري، حيث يمكن أن تؤدي التسريبات العرضية أو الانسكابات الناتجة عن السوائل الهيدروليكية في النباتات إلى تلوث المياه، مما يؤدي إلى موت الحياة البحرية.
  
• مساوئ الموقع: الجانب السلبي لطاقة الأمواج هو الموقع، حيث سيستمتع الأفراد أو البلدات القريبة من المحيطات والبحار بثمار طاقة الأمواج، ونظرًا لأن مصدر طاقة الأمواج يقتصر على المحيطات والبحار فلا يمكن الاعتماد عليه لخدمة جميع سكان البلد، وهذا يعني أن البلدات والمدن والبلدان غير القريبة من هذه المسطحات المائية لا تتمتع بثمار طاقة الأمواج.
  
• مخاوف بيئية: على الرغم من أن طاقة الأمواج هي مصدر طاقة نظيف إلا أن الصوت الناتج عن مولدات المحطة قد لا يطاق بالنسبة لبعض السكان المحليين، حيث تتداخل النباتات أيضًا مع المظهر الجمالي الطبيعي للمحيط، ومع ذلك فإن ضوضاء الأمواج في معظم الحالات تعادل الضوضاء الصادرة عن المولدات.
  

عندما يتم وضع مزايا وعيوب طاقة الأمواج جنبًا إلى جنب فإن المزايا تفوق بكثير العيوب خاصة في هذا اليوم وهذا العصر، حيث يركز الجميع على أشكال الطاقة المتجددة. لقد ثبت أن الوقود الأحفوري يضر بصحة الإنسان والبيئة، لذلك نتوقع أن تقوم معظم الحكومات بتوسيع نطاق إنتاج طاقة الأمواج.