10 مزايا وعيوب طاقة المحيطات

لتوليد الكهرباء من التيارات المائية استخدامات متعددة، وهو متوافق بالفعل مع شبكتنا الحالية. ولكن ما هي طاقة المحيطات؟ وكيف تُنتَج؟ وهل لها أي أهمية؟ سنتناول في هذه المقالة مزايا وعيوب طاقة المحيطات، بالإضافة إلى أساسياتها.

ما هي طاقة المحيط؟

هناك كمية هائلة من الطاقة الكامنة في البحار. قد تكون هناك فوائد كبيرة لاستغلال هذه الطاقة. فما هي طاقة المحيطات بشكل عام؟ طاقة أمواج المحيطات هي طاقة شمسية مركزة تنتقل عبر الرياح والأمواج.

من ناحية أخرى، يُعدّ المد والجزر تغيرات دورية في مستوى سطح البحر ومعدل تدفق المياه، ناتجة عن جاذبية القمر والشمس والأجرام السماوية الأخرى على الأرض. يتغير المد والجزر بشكل كبير بمرور الوقت نتيجةً لظواهر متعددة مرتبطة بميلان الأرض حول محورها، ومعدل دورانها، والتفاعل بين قوى الجاذبية والدوران. وتُعد المناطق الساحلية أكثر عرضة لتأثيرات المد والجزر، نظرًا لزيادة تدفق المياه وزيادة كثافة الطاقة الناتجة عن ضيق القنوات.

• التيارات والمد والجزر: يمكن استخدام الأنظمة المعيارية لتسخير الطاقة الحركية للتيارات المدية (البحرية)، في حين يمكن بناء السدود عبر مصبات الأنهار لالتقاط الطاقة المحتملة للمد والجزر.
• أمواج: من الممكن حصاد الطاقة الحركية والمحتملة لأمواج المحيط من خلال استخدام التكنولوجيا المعيارية.
• التحولات في درجات الحرارة: يشير تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات (OTEC) إلى مجموعة الأنشطة التي تستخدم الطاقة الحرارية الموجودة نتيجة للفرق في درجة الحرارة بين سطح البحر وأعماقه.
• التغيرات في الملوحة: باستخدام عملية التناضح العكسي مع تقليل الضغط وتقنيات التحويل المرتبطة بها، يمكن استخراج الطاقة المرتبطة بتدرج الملوحة من النقطة التي تلتقي فيها المياه العذبة والمياه المالحة عند مصب الأنهار.

يجري حاليًا البحث في تهجين الطرق المذكورة آنفًا واستكشاف أفكار بديلة لموارد المحيطات المتجددة، مثل الفتحات الحرارية المائية. كما تُجرى دراسات لاستخدامات أخرى عديدة للطاقة إلى جانب توليد الطاقة، مثل تحلية مياه الشرب، واستخدام الهواء المضغوط في تربية الأحياء المائية، وتخليق الهيدروجين بالتحليل الكهربائي. بعد ذلك، دعونا نحاول فهم مزايا وعيوب طاقة المحيطات العشر.

10 مزايا وعيوب طاقة المحيطات

المحيط طاقة متجددة استقطب قطاع الطاقة البحرية، وخاصةً مجال تقنيات تحويل طاقة تيارات المد والجزر والأمواج، اهتمامًا كبيرًا حول العالم نتيجةً لطرح مفاهيم إبداعية متنوعة ونجاح عمليات نشرها المتعددة. وكما هو الحال مع أي مصدر طاقة آخر، تتمتع طاقة المحيطات بالعديد من المزايا والعيوب.

مزايا طاقة المحيطات

تتمثل مزايا طاقة المحيطات فيما يلي:

1. المتجددة

تُولّد الرياح أمواجًا، ويُعدّ التسخين غير المتساوي لسطح الأرض، والذي يعود في الغالب إلى تسخين الشمس لأجزاء مختلفة من الكرة الأرضية بسرعات متفاوتة، السبب الجذري لهذا التسخين غير المتساوي. تنتقل الطاقة الحرارية بواسطة الرياح من جزء من الأرض إلى آخر، حيث يمتصها الماء مُولّدةً الأمواج. ستظل الأمواج تضرب سواحل البلدان ذات الكثافة السكانية العالية التي تعيش في المناطق الساحلية أو بالقرب منها، لأن الرياح ستكون موجودة دائمًا. وعلى عكس الموارد الأحفورية التي تُستنزف بنفس سرعة اكتشافها، فإن مد وجزر المحيطات يعود دائمًا إلى الشاطئ.

2. حماية العالم الطبيعي، أقل البصمة الكربونية، و لا ضرر للتربة

على عكس الوقود الأحفوري، الذي يُنتج غازات دفيئة ونفايات وتلوثًا عند احتراقه، فإن طاقة الأمواج خالية بطبيعتها من النفايات والملوثات. لتشغيل المولدات ومحطات الطاقة المجاورة، يمكن نقل طاقة الأمواج مباشرةً إلى المعدات التي تُنتج الكهرباء. يُعدّ إيجاد مصدر موثوق للطاقة المتجددة تحديًا في عالمنا اليوم الذي يعتمد على الطاقة.

إن مساحة قاع المحيط المطلوبة لإنشاء محطة طاقة أمواج قادرة على توليد طاقة كافية لتشغيل حوالي 20,000 ألف منزل أمريكي، أقل من ميل مربع.

طاقة الأمواج لا تُلحق ضررًا بالكوكب بأي شكل من الأشكال، على عكس استخراج الوقود الأحفوري الذي قد يُخلّف حفرًا كبيرة في الأرض. إنها من أكثر الطرق شيوعًا لتسخير الطاقة من البحر، وهي أيضًا آمنة وصديقة للبيئة.

3. الكثير ويمكن الوصول إليها بسهولة

يقع مصدر الطاقة هذا في موقع مناسب بالقرب من المناطق التي يُمكن استخدامها بكفاءة. تقع العديد من المراكز الحضرية والموانئ الرئيسية بالقرب من الساحل، مما يُتيح استغلال طاقة الأمواج. ونظرًا للكثافة السكانية العالية في المجتمعات الساحلية، فمن المرجح أن يتكيف السكان بفعالية مع الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن محطات طاقة الأمواج.

4. الحد من الاعتماد على شركات النفط العملاقة في الخارج

لو استُغلت كامل إمكانات طاقة الأمواج، لقل اعتمادنا على الوقود الأحفوري المستورد من دول أخرى. ويمكنها أن تُوفر فرص عمل خضراء لملايين الأشخاص، وتُقلل من تلوث الهواء في الوقت نفسه.

5. طرق واسعة النطاق للتسخير

يمكن جمع هذه المعلومات بطرق متعددة، وهذه ميزة أخرى. تُعد التوربينات المائية في محطات الطاقة الثابتة خيارًا، بينما تُعتبر الهياكل العملاقة التي تُلقيها السفن في المحيط لجمع طاقة الأمواج خيارًا آخر.

6. موثوق

طاقة الأمواج موثوقة لأنها متوفرة باستمرار. ويرجع ذلك إلى أن الأمواج في حالة تغير مستمر. قد تكون هناك تقلبات، لكن متوسط ​​الحركة الأساسية ثابت. ونتيجة لذلك، فإن عملية تجميع الطاقة مستمرة. ومن المعروف أن كمية الطاقة التي تولدها الأمواج وتنتقلها تتغير موسميًا وسنويًا، لكن توليد الطاقة ثابت.

7. يمكن توليد مستويات عالية للغاية من الطاقة

إن إمكانيات توليد الطاقة من أمواج المحيط هائلة. تتراوح كثافة الطاقة بين 30 و40 كيلوواط لكل متر طولي من طول الموجة على طول الشاطئ. ومع استمرار الغوص أعمق، ترتفع كثافة الطاقة إلى حوالي 100 كيلوواط. هذا شيء هائل حقًا.

8. توليد الطاقة الفعال

على الساحل، تتراوح كثافة طاقة الأمواج بين 30 و40 كيلوواط/متر، ولكن في أعماق أكبر، يمكن أن تصل إلى 100 كيلوواط/متر. ويمكن توليد أكثر من 30 ميغاواط من الطاقة، وهي طاقة كافية لتزويد 20,000 ألف منزل بريطاني بالطاقة، من مساحة من المحيط تقل عن نصف ميل مربع.

9. أكبر في القامة

يمكن تصنيع أجهزة طاقة الأمواج بأحجام متنوعة لتلبية احتياجات مناطق محددة من الكهرباء. من ناحية أخرى، يتطلب إنتاج الطاقة من الوقود الأحفوري عادةً إنشاء بنية تحتية ضخمة.

10. عمليات فعالة من حيث التكلفة وتقليل تكرار الأعطال

في معظم الحالات، بمجرد إنشاء مرافق طاقة الأمواج، يُمكن تشغيلها بالكامل. ونظرًا لعدم الحاجة إلى الوقود، فإن الآثار السلبية للنقل أقل، كما أن مشاكل الصيانة أقل عند استخدام طاقة الأمواج. وإذا كانت التكاليف الأولية معقولة، فإن هذه التقنية قادرة على أن تكون مفيدة لجميع المعنيين.

اقرأ أيضا: سان لياندرو أكثر ذكاءً وخضرة: الالتزام بمستقبل طاقة نظيفة مع شبكة كهربائية صغيرة مدعومة من المجتمع

عيوب طاقة المحيطات 

بعد التعرف على مزايا طاقة المحيطات، لا بد أنك تتوق لمعرفة عيوبها. هذه هي عيوب طاقة المحيطات:

1. الملاءمة المعتمدة على الموقع

من أهم عيوب طاقة الأمواج ضرورة قربها من المحيط. فالمدن الساحلية ومحطات الطاقة هي الوحيدة التي ستستفيد منها مباشرةً. ونظرًا لأصلها، لا تُعد طاقة الأمواج مناسبة للاستخدام من قِبل الجميع. ومع ذلك، فهي ليست الحل الوحيد للطاقة النظيفة، إذ يتعين على البلدان والمدن غير القريبة من البحر إيجاد وسائل أخرى لتوليد الكهرباء.

2. التأثير على النظام البيئي البحري

على الرغم من نقاء طاقة الأمواج، إلا أنها تُشكل مخاطر على بعض الكائنات الحية التي تتعرض لها. ولجمع الطاقة من الأمواج، يجب وضع أجهزة ضخمة بالقرب من المحيط وحتى داخله. تُسبب الاهتزازات والضوضاء الصادرة عن هذه الأجهزة ضررًا بالبيئة البحرية، وتُغير موائل الحيوانات القريبة من الشاطئ، مثل السرطانات ونجم البحر. كما يُمكن أن تتسرب المواد الكيميائية الضارة المُستخدمة في منصات طاقة الأمواج، مُلوِّثةً المياه المحيطة بها.

3. النفقات الباهظة

رغم الجوانب الإيجابية العديدة لطاقة الأمواج، إلا أن التكلفة الباهظة لإنتاجها تُعدّ عيبًا رئيسيًا. إذ يتطلب تحويل طاقة الأمواج إلى أشكال قابلة للاستخدام بنية تحتية ضخمة. لذا، فإنّ عمر التقنيات ذات الصلة محلّ شكّ كبير. فنظرًا لعدم القدرة على التنبؤ بحركة الأمواج، فإنّها عندما تكون قوية للغاية، قد تُسبّب أعطالًا كارثية في الآلات. ويتطلّب إصلاح وشراء معدات من هذا النوع تكاليف باهظة. إضافةً إلى ذلك، فإنّ الاستثمار اللازم لبناء مطحنة طاقة لتحويل هذه الطاقة إلى شكل قابل للاستخدام ضخم. علاوةً على ذلك، لا يكفي مجرد تركيب مطحنة، بل يجب الاهتمام بصيانتها. ويبلغ إجمالي هذه النفقات مبلغًا هائلًا.

4. عامل إحداث الاضطرابات للسفن الترفيهية والتجارية

كما يُسبب اضطرابات للسفن العامة والخاصة، وهو جانب سلبي. ولكي تكون محطات توليد الطاقة من طاقة الأمواج فعّالة، يجب أن تُقام بالقرب من الشاطئ، وتكون هذه المرافق أكثر فائدة عند تواجدها بالقرب من المناطق المكتظة بالسكان. ومع ذلك، تُعدّ هذه المواقع موانئ دخول مهمة لمجموعة واسعة من السفن، بما في ذلك سفن الشحن، وسفن الرحلات البحرية، والمركبات الترفيهية، ورواد الشواطئ. سيؤدي إنشاء مصدر لجمع طاقة الأمواج إلى اضطراب كبير في جميع هذه الأنشطة التي تشمل المستخدمين على البر والبحر. لذلك، من المهم للحكومات والشركات المهتمة بطاقة الأمواج أن تُعالج مخاوف أولئك الذين قد تُزعجهم قبل القيام بأي استثمارات في هذا المجال.

5. الضوضاء والتلوث البصري

بالنسبة للمقيمين بالقرب من المناطق الساحلية، قد تكون مولدات طاقة الأمواج/طاقة المحيطات مزعجة للغاية. تعمل هذه المولدات الضخمة في قلب المحيطات، وتدمر جمالها وهدوءها. كما أنها مسؤولة عن التلوث الضوضائي. ومع ذلك، فإن معظم ضجيجها يُغطى بالأمواج.

6. من الصعب تسلقها

لعلّ أكبر عيب في الوقت الحالي هو عدم قدرة أي شركة كهرباء حتى الآن على نشر مزارع الأمواج، نظرًا لصغر حجمها بما يكفي لتوفير كميات كبيرة من الكهرباء. صحيحٌ أنه تم تجربة بعض أنظمة طاقة الأمواج في اسكتلندا وهاواي، ومؤخرًا في أستراليا، إلا أن أقصى إنتاج لها من الطاقة يبلغ حوالي 2.5 ميجاوات فقط. ورغم توقع توسع السوق، إلا أنه من الصعب نشر مُنتجات طاقة الأمواج على نطاق عملي في الوقت الحالي.

7. التقدم في التكنولوجيا يسير ببطء شديد

رغم استمرار أبحاث طاقة الأمواج منذ القرن الثامن عشر، إلا أن هذه التكنولوجيا لا تزال بعيدة عن النضج. ويشكل هذا التقدم البطيء عائقًا أمام تمويل هذه التقنية. المتجددة مصدر طاقة.

8. معدي بشكل غير مريح

إن نقل الطاقة المولدة من أمواج المحيط عبر مسافات طويلة إلى المستهلكين في المناطق الداخلية يشكل الآن تحديًا تقنيًا هائلاً.

9. الطول الموجي

تعتمد طاقة الرياح اعتمادًا كليًا على كثافة الماء وطول الموجة وسرعتها. لتوليد كمية كبيرة من طاقة المحيط، يلزم تدفق مستمر للأمواج القوية. ومع ذلك، نظرًا لسلوك الأمواج غير الموثوق في بعض المناطق، يصعب التنبؤ بطاقة الأمواج بدقة تامة. لا يمكن الاعتماد كليًا على طاقة المحيط كمصدر طاقة موثوق.

10. أداء ضعيف في الطقس العاصف

في ظل الظروف الجوية القاسية، ينخفض ​​أداء طاقة الأمواج بشكل ملحوظ. لذا، يجب أن تتحمل هذه الطاقة الظروف الجوية القاسية.

بعد كل هذا، لا بد أنك فهمت مزايا وعيوب طاقة المحيطات. والآن، حان الوقت للتعرف على أنواع طاقة المحيطات في الفقرة التالية.

اقرأ أيضا: كل شيء عن مزايا خلايا الوقود

أنواع طاقة المحيطات

بعد التعرف على مزايا وعيوب طاقة المحيطات، يجب عليك أيضًا التعرف على أنواع طاقة المحيطات-

1. طاقة المد والجزر: من أجل استغلال قوة المد والجزر، يتم بناء محطات الطاقة المدية على مصبات الأنهار ويتم تصميمها لتخزين وإطلاق كميات كبيرة من المياه مرتين يوميًا.

2. طاقة الأمواج: يمكن استغلال قوة أمواج المحيط باستخدام معدات ميكانيكية. محطات تجريبية كبيرة، كانت في السابق على بُعد أميال قليلة من الشاطئ، تتجه الآن نحو المياه المفتوحة.

3. طاقة التيارات المحيطية: طاقة تيارات المحيطات تعادل طاقة الرياح على السطح. تُلتقط هذه الطاقة بواسطة توربينات تحت الماء، وهي في الأساس مراوح ضخمة مثبتة في قاع البحر.

4. الطاقة الحرارية للمحيطات: تُخزَّن كميات كبيرة من الحرارة في المحيطات، مما يجعلها مصدرًا جيدًا للطاقة الحرارية. في المناطق الاستوائية، يُمكن استغلال فرق درجة الحرارة بين المياه السطحية الدافئة والطبقات الجوفية الباردة لتوليد البخار، وبالتالي الطاقة.

5. الطاقة الأسموزي: الطريقة الأكثر غير متوقعة هي الطاقة الاسموزية، والذي يستخدم فرق الضغط بين المياه المالحة والمياه العذبة خلف الغشاء لتوليد الكهرباء.

لا شك أن مزايا مصادر الطاقة البديلة هذه لا تُنكر. فهي متوفرة بكميات كبيرة، وتتميز بالاستقرار والتوقع، ويمكن تسخيرها في أنحاء كثيرة من العالم. وقد بدأت عدة دول باختبار هذه التقنية، وبعض المحطات تُنتج حاليًا الطاقة على نطاق تجاري.

انظر أيضا: مزايا وعيوب طاقة المد والجزر

ما هي أهمية طاقة المحيطات؟

من المعروف أن تغير المناخ يُشكل خطرًا كبيرًا على المحيطات. وكما وعدنا في المقدمة، ستتعرفون هنا على أهمية طاقة المحيطات. سكان المناطق الساحلية والكائنات البحرية التي تعيش في المحيطات يشعرون بالفعل بآثار ارتفاع درجة حرارة المحيطات وحموضتها. ستساعدكم هذه النقاط على فهم أهمية طاقة المحيطات.

1. كهرباء نظيفة وخالية من الانبعاثات

تستفيد التقنيات التي تُسخّر طاقة المحيطات من تيارات المد والجزر المنتظمة، وحركة الأمواج المتموجة، أو تدرجات الحرارة والملوحة في المحيط. لكنّها تشترك في ميزة واحدة: فهي لا تستهلك وقودًا ولا تُصدر أي تلوث. بمجرد استخدامها، يُمكن لهذه الآلات الاستمرار في إنتاج الطاقة دون تلويث لعقود.

إن توسع منشآت طاقة المحيطات له تأثير مضاعف على نمو مصادر الطاقة المتجددة الأخرى الخالية من الكربون. ولأن المحيط في حركة دائمة، فإنه قادر على توفير طاقة موثوقة حتى في غياب الشمس والرياح. وللحفاظ على استقرار العرض والطلب في شبكة كهربائية خالية من الكربون، يلزم توفير مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة المتجددة.

حتى لو لم تكن البصمة الكربونية لتصنيع هذه الأجهزة وتوصيلها معدومة، فإنها تُضاهي بصمة مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، وأصغر بكثير من بصمة الفحم أو الغاز الطبيعي. وسيتضاءل هذا التأثير على دورة الحياة مع سعي صناعات الصلب والأسمنت والنقل إلى خفض انبعاثاتها.

2. تطوير المناطق المحمية للحيوانات

تشير الأدلة إلى أن منشآت الطاقة المحيطية يمكن أن يكون لها محمية بحرية وهذا التأثير كبير، حيث تتمكن بعض الأنواع من اللجوء إلى ما يشبه الملاذ تحت الهياكل أو حولها، بعيدًا عن الحيوانات المفترسة، كما تتمكن أيضًا من التغذية والتكاثر دون تدخل.

غالبًا ما تستوطن الكائنات الحية هذه الهياكل، مما يؤدي إلى تأثير الشعاب المرجانية الاصطناعية، والذي بدوره يجذب الأسماك والحيوانات الأخرى. غالبًا ما يُزيل الصيد بالشباك الجرافة الأسطح الصلبة الطبيعية القليلة الموجودة في الموائل البحرية. ومثل حطام السفن الغارقة وتوربينات الرياح البحرية، توفر أسس معدات طاقة المحيطات بيئة مثالية لأعداد لا تُحصى من الأسماك وجراد البحر والرخويات.

3. مواكبة النظام الطبيعي للأشياء

علاوة على ذلك، لا يوجد دليل على أن طاقة المحيطات لها تأثير ضار على النظام البيئي البحري، وبالتالي فإنها يمكن أن تتعايش مع جميع أنواع الحياة البحرية.

من المنطقي التفكير في كيفية تفاعل أجهزة طاقة المحيط مع الحياة البحرية التي تشاركها المحيط. حتى الآن، لم تُسجل أي حالة اصطدام لأي كائنات بحرية بجهاز خلال جميع عمليات الرصد التي أُجريت. تدور الأجهزة التي تستغل الطاقة من تيارات المد والجزر والأمواج ببطء أكبر بكثير من دوران توربينات الرياح في الهواء، وتحتوي على أجزاء متحركة أقل، وتتناغم مع حركة الماء.

يُعتبر الضجيج الناتج عن الأنشطة البشرية مشكلةً رئيسيةً عند دراسة النظم البيئية البحرية، إلا أن تركيب أجهزة طاقة المحيطات عادةً ما يكون سريعًا وهادئًا. لا يتطلب الأمر دقّ الركائز لتثبيت الأساسات، وبالتالي لا تُضطرب المنطقة، وتعود الأسماك والثدييات التي تخرج أثناء التركيب فورًا. مستويات الضوضاء الصادرة عن هذه الأجهزة ضئيلة، فهي أقل بكثير من ضوضاء السفن والمركبات الأخرى، ومع ذلك تبقى مسموعة.

على الرغم من انتشار المجالات الكهرومغناطيسية في المحيط، إلا أنها تُعتبر تهديدًا محتملًا للحياة البحرية. ورغم أن خطوط الكهرباء قد تؤثر على هذه المناطق، إلا أن الأبحاث تشير إلى أن آثارها البيئية ضئيلة، وأن الحيوانات في المنطقة آمنة.

اقرأ أيضا: مزايا وعيوب طاقة الهيدروجين

ما هي استخدامات طاقة المحيط؟

إذًا، هل تريد معرفة استخدامات طاقة المحيطات؟ تتحرك الأمواج والتيارات والمد والجزر باستمرار، ويمكن استغلالها لتوفير طاقة نظيفة ومتجددة. تُستخدم أدوات متخصصة للحصول على الطاقة من البحر. تتحرك بعض عناصر هذه الأنظمة مع حركة الماء لالتقاط الطاقة؛ وهذه الحركة تُولّد طاقة تُنقل إلى الساحل. إحدى طرق استغلال طاقة تيارات المحيطات هي استخدام العوامات أو التوربينات.

يؤدي ارتفاع وانخفاض الأمواج إلى ارتفاع وانخفاض العوامة. يُستخدم هذا المصطلح لوصف المباني التي تطفو على الماء وترتفع وتنخفض مع المد. تُستخدم مجموعة متنوعة من الأنظمة، مثل الأسطوانة المزودة بمكبس متصل بها، للتحكم في هذه العوامات. المكبس هو أسطوانة دوارة أو قرص يتناسب بشكل مريح داخل أسطوانة دوارة أخرى لضغط أو نقل سائل مثل الهواء أو الماء، أو لتغيير الطاقة، مما يدفع مولدًا لإنتاج الكهرباء من الحركة. يمكن تثبيت المراسي على الساريات، وهي أعمدة طويلة. تُدعم العوامات بأعمدة سميكة ومتينة تسمى الساريات، والتي يتم إنزالها إلى قاع الماء. بدلاً من ذلك، يمكن أن يكون الشيء بأكمله عائمًا في الماء. يمكن نشر هذه الأدوات إما في البحر المفتوح أو في المناطق الساحلية الضحلة.

تُغطي المحيطات حوالي 70% من سطح الأرض. لا يوجد مورد متجدد أكثر انتشارًا أو ربما أقوى من طاقة المحيطات. إنها مورد يُمكن تسخيره دون الإضرار بالمحيطات، وستكون النتيجة نعمة للبيئة والبشرية على حد سواء. إنه هدف جدير بالسعي لتحقيقه. كانت هذه المقالة محاولةً لتعريفكم بماهية طاقة المحيطات؟ ما هي أنواعها المختلفة؟ ما استخداماتها؟ أهمية طاقة المحيطات، بالإضافة إلى مزاياها وعيوبها.

أوصى: استبدال بطارية Garmin Vivoactive 3