طاقة المحيطات

ما هي طاقة المحيطات؟

يحتاج العالم اليوم إلى طاقة أكثر من أي وقت مضى، حيث يتطلب النمو السكاني إلى جانب الصناعات المتنامية المزيد من مصادر الطاقة لا سيما أنها أصبحت حتمية في حياتنا اليومية، ومع ذلك نحتاج أيضًا إلى الاهتمام بحقيقة أن هذا الاستهلاك لا ينبغي أن يؤثر على الكثير من التوازن البيئي للكوكب، هناك تقارير ودراسات استقصائية تسلط الضوء على آثار استهلاك الوقود الأحفوري ويبدو أنه قد أثر على شعور الرجل العادي وهم في عملية استخدام مصادر غير تقليدية للطاقة.
تغطي المسطحات المائية أكثر من 70٪ من سطح الأرض وهذا هو سبب ظهوره باللون الأزرق من الفضاء، كما يطلق على الكوكب الكوكب الأزرق بسبب وجود سبعة محيطات رئيسية، حيث أثبتت المحيطات أنها مصدر واعد للطاقة وأنها مصدر متجدد للطاقة، ومع ذلك فهي لا تزال غير شائعة مقارنة بمصادر الطاقة غير التقليدية الأخرى مثل الطاقة الشمسية.
لدينا علماء يعملون على تطوير طاقة المحيطات وتطبيقاتها، وذلك من خلال النظر إلى كمية طاقة المحيطات المنتجة في عالم اليوم فإنها تكاد لا تذكر مقارنة بالمقاييس العالمية.

ما هي أنواع طاقة المحيطات؟

هناك أنواع أو قطاعات مختلفة لإنتاج طاقة المحيطات، على سبيل المثال طاقة المد والجزر وطاقة الأمواج مفهومان مختلفان، وهناك دراسة تجري على هذه المفاهيم وهذه الدراسة أوجدت مفهوم جديد آخر يسمى تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات (OTEC)، يهدف هذا إلى إنتاج الطاقة من الاختلافات في درجات الحرارة الناتجة عن الماء، وفيما يلي بعض أنواع طاقة المحيطات:

• طاقة الأمواج: الاضطرابات المنتظمة على سطح الماء تسمى موجات وهذه الموجات تحدث أيضًا في الهواء لكننا هنا أكثر قلقًا بشأن الأمواج الناتجة في البحر والمحيطات، طاقة الأمواج هي شكل من أشكال الطاقة الحركية وتستخدم لتشغيل التوربينات، حيث يتم التقاط طاقة الأمواج مباشرة من سطح الأمواج المنتجة في المحيطات، يتم اختيار التوربينات لمحطة الطاقة الكهرومائية ويتم تحديدها بشكل أساسي حسب ظروف المياه.
  ومع ذلك فإن المشكلة الرئيسية مع طاقة أمواج المحيط هي أنها تحتاج إلى إنشاء مكلف، كما أن ظروف المياه ليست هي نفسها في كل جزء من العالم، حتى في المناطق الساحلية فإن الأمواج ليست هي نفسها دائمًا، جنبًا إلى جنب مع الأمواج نحتاج أيضًا إلى قوة هواء عالية لتنظيم التوربينات. 
  لم يتم استغلال طاقة الأمواج في كل جزء من العالم، هناك جيولوجيون وعلماء آخرون يعملون على تحسين وتسويق طاقة الأمواج، حيث طورت بعض أجزاء العالم مثل اسكتلندا والنرويج وشمال كندا وجنوب إفريقيا آليات لإنتاج المزيد من طاقة الأمواج، في الواقع أثبتت طاقة الأمواج في تلك البلدان أنها واحدة من أكثر أنواع الطاقة استخدامًا.
  هناك العديد من التقنيات لالتقاط وتركيب طاقة الأمواج ولكنهم يفتقرون إلى التسويق المناسب، ويكاد يكون معروفًا لشعوب العالم، طاقة الأمواج لها إمكانات عالية جدًا ويجب استغلالها بشكل صحيح، كما يمكن أن يكون مصدرًا مضمونًا للطاقة بمجرد استنفاد الطاقات غير المتجددة.
  هناك مشكلة أخرى تواجهها أقسام إنتاج طاقة الأمواج وهي أن الأمواج تغير اتجاهها مرارًا وتكرارًا، ويحدث هذا بسبب التغيير في تدفق الهواء، بعض التقنيات المستخدمة بشكل شائع في إنتاج طاقة الأمواج هي أجهزة الإنهاء والمخففات وامتصاص النقاط وأجهزة التجاوز، كل هذه الآلات مكلفة للغاية، حيث أنه هذه العملية ستحتاج إلى إشراف علماء ذوي خبرة عالية في مجال علم المحيطات، بعض البلدان وخاصة البلدان النامية لديها فكرة أن هذه الطاقات غير التقليدية لن تكون كافية للمشاريع المربحة وتفتقر إلى الرعاة المناسبين.
  
• طاقة المد والجزر: تتشكل طاقة المد والجزر من حركة التيارات المائية، وهي معروفة لفترة أطول من طاقة الأمواج لا سيما أنه شكل آخر من أشكال الطاقة الكهرومائية، حيث يستخدم ارتفاع وانخفاض المد والجزر لتوليد الكهرباء، كما تستخدم طاقة المد والجزر مولدات طاقة المد والجزر تحت البحر، حيث تلتقط مولدات طاقة المد والجزر الحركة الحركية لمد وتدفق المد والجزر في المحيطات لإنتاج الكهرباء.
  نظرًا لأن المد والجزر يمكن التنبؤ به كثيرًا من الأمواج فهو خيار أفضل من طاقة الأمواج، السبب الآخر هو أنه نظرًا للحجم الهائل للمحيطات لا يمكن تجاهل قدرتها على إنتاج الطاقة، طاقة المد والجزر لا تحظى بشعبية كبيرة ولكنها تجتاح العالم. 
  تقع أكبر محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر في العالم أي محطة La Rance في فرنسا، ينتج حوالي 240 ميغاواط من الطاقة سنويًا ولديه القدرة على تشغيل 240 ألف منزل، لتسخير هذا النوع من الطاقة سنحتاج إلى زيادة لا تقل عن 16 قدمًا بين المد العالي والمنخفض، وهذا هو السبب الأساسي الذي يجعلنا لا نجد العديد من محطات توليد الطاقة من المد والجزر تعمل على الأرض، والسبب الآخر هو أن المد والجزر لا يحدث طوال اليوم، لا يمكن استخدام محطات الطاقة هذه إلا لمدة أقصاها 10 ساعات في اليوم مما يحد من قدرتها على إنتاج الكهرباء.
  الفائدة الرئيسية لطاقة المد والجزر هي أنها متجددة مما يعني أنها لن تختفي أبدًا، ولا ينتج عن صعود وهبوط المد والجزر أي انبعاثات غازات دفيئة، كما أنها لا تتطلب أي وقود للعمل لا سيما أنها أكثر قابلية للتنبؤ بها من طاقة الأمواج، قد تكون التكلفة الأولية باهظة الثمن بعض الشيء ولكنها لا تتطلب الكثير من الاستثمار للحفاظ عليها.
  ولجعلها تعمل تحتاج إلى زيادة كبيرة في المد والجزر، هناك عدد قليل من الأماكن على وجه الأرض التي تشهد مدًا هائلًا مما يجعل التطبيق العام صعبًا بعض الشيء وهناك مشكلة أخرى تتعلق بمصدر الطاقة هذا وهي أن بناء السدود الضخمة والتوربينات قد يكون له بعض التأثير على الحياة المائية.
  
• طاقة المحيط الحرارية: تستخدم الطاقة الحرارية للمحيطات الفرق في درجة الحرارة على السطح لتوليد الطاقة، حيث يصبح الماء شديد البرودة عندما تغوص في أعماق المحيط، كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة زادت كفاءة هذه الطريقة، عادةً يكون مطلوب فرق لا يقل عن 38 درجة فهرنهايت بين السطح الدافئ والبارد لتوليد كمية كافية من الطاقة.
  تم تقديم هذا المفهوم لأول مرة من قبل المهندس الفرنسي جاك دارسونفال في عام 1881، واعتقد البعض أنه يمكن أن يصبح الطريقة الأكثر ربحية لإنتاج الطاقة من خلال مصادر الطاقة التقليدية، هناك 3 أنواع من أنظمة طاقة المحيط الحرارية:
  1. الدورة المغلقة: تستخدم أنظمة الدورة المغلقة الماء الدافئ على سطح المحيطات لتبخير سائل له نقطة غليان منخفضة تسمى الأمونيا لتحويل التوربين الذي ينشط مولدًا لتوليد الكهرباء، يُضخ الماء الدافئ من خلال مبادل حراري لتبخير سائل عامل عند نقطة غليان منخفضة، ثم يتم استخدام بخار التمدد لتحويل التوربينات، ثم تقوم التوربينات المتحركة بتوليد الكهرباء من خلال المولدات.
  2. الدورة المفتوحة: تستخدم أنظمة الدورة المفتوحة المياه السطحية الدافئة للمحيطات من خلال وضعها في حاوية ذات ضغط منخفض، وهذا يغلي الماء ويبدأ في إنتاج البخار، ثم يتم تمرير البخار عبر التوربينات التي يتم توصيلها بدورها بمولد كهربائي، ثم يتم تحويل البخار مرة أخرى إلى الحالة السائلة عن طريق تعريضه لدرجات حرارة باردة من مياه المحيطات العميقة.
  3. الأنظمة الهجينة: تستخدم الأنظمة الهجينة ميزات إيجابية لكل من أنظمة الدورة المغلقة وأنظمة الدورة المفتوحة، حيث يتم ضخ الماء الدافئ على سطح البحر من خلال مبادل حراري إلى غرفة مفرغة، ثم يتبخر الماء وعندما يتبخر البخار ينتج سائلًا ذو نقطة غليان منخفضة يحول التوربينات وتولد التوربينات الكهرباء.