طاقة المد و الجزر (Tidal Energy )

مقدمة :

نظرًا لأن معظم الاقتصادات تشهد توسعًا سريعًا فمن المتوقع أن يزداد الطلب على الطاقة بشكل كبير، على الرغم من أن معظم الاقتصادات قد استُثمرت في الوقود الأحفوري فإن المصادر المتجددة والمستدامة توفر إمكانيات كبيرة للكهرباء الرخيصة والموثوقة، حيث تعتبر طاقة المد والجزر أحد مصادر الطاقة التي تصنف ضمن أفضل المصادر المتجددة والمستدامة. ويتم الحصول عليها بسبب تناوب مستويات سطح البحر، حيث يتم تسخير الطاقة الحركية من الارتفاع الطبيعي وانخفاض المد والجزر وتحويلها إلى كهرباء، يحدث المد والجزر بسبب قوى الجاذبية المشتركة للقمر والشمس والأرض. ولتوليد الكهرباء يجب ألا يقل التفاوت في مناسيب المياه عن 5 أمتار. تتمتع قوة المد والجزر بإمكانيات كبيرة في المستقبل، حيث يمكن التنبؤ بالمد والجزر بدقة أكبر بكثير من الرياح أو الشمس .

 كيف يتم تحويل طاقة المد والجزر إلى كهرباء؟

يتم تحويل طاقة المد والجزر إلى كهرباء باستخدام ثلاث تقنيات :

1- توربينات المد والجزر

تستخدم توربينات المد والجزر نفس التكنولوجيا لتوربينات الرياح، والفرق الوحيد هو أن ريش توربينات المد والجزر أقوى وأقصر بكثير، لذا فإن أفضل طريقة لمقارنة توربينات المد والجزر هي طواحين الهواء تحت الماء.  من الناحية المثالية تدير التيارات المائية التوربين، حيث أن التوربين متصل بمولد من خلال عمود، لذلك عندما تدور التوربين يدور العمود أيضًا، يقوم عمود الدوران بتنشيط المولد الذي يولد الكهرباء، التكلفة الأولية لإنشاء نظام تيار المد والجزر هذا على الجانب الأعلى، إلى جانب صعوبة الصيانة، ومع ذلك فإنه يبقى بديلاً أرخص ولا يتسبب في تدهور البيئة مقارنة بتقنيات المد والجزر الأخرى.

 2- قناطر المد والجزر

قناطر المد والجزر هي أكثر تقنيات طاقة المد والجزر كفاءة، حيث أنها تشبه السدود المستخدمة في محطات الطاقة الكهرومائية والفرق هو أنها أكبر بكثير؛ لأنها شيدت عبر خليج أو مصب. قناطر المد والجزر عبارة عن هياكل خرسانية طويلة يتم بناؤها عادة عبر مصبات الأنهار، حيث تحتوي القناطر على أنفاق تحتوي على توربينات والتي يتم تشغيلها عندما يتدفق الماء من جانب واحد عبر النفق إلى الجانب الآخر.

3- بحيرات المد والجزر

هذه التكنولوجيا لديها الكثير من القواسم المشتركة مع قناطر المد والجزر، حيث أنها فقط لا تنطوي على الكثير من النفقات الرأسمالية الأولية وهي صديقة للبيئة. تعتبر محطة (Tidal lagoon) محطة طاقة منفصلة عن بقية المحيط أو البحر و عندما يرتفع المد تمتلئ البحيرة بالكامل، وعندما ينحسر المد يُسمح للمياه بالخروج من خلال فتحة تتكون من توربينات، مما يؤدي التدفق الخارجي للمياه إلى تشغيل التوربين الذي يولد الطاقة.

ما هي مزايا طاقة المد والجزر؟

1- تعتبر صديقة للبيئة

حقيقة أن تقنيات طاقة المد والجزر مثبتة على السواحل والبحر تجعلها جيدة للبيئة، حيث أن لم يتم التدخل في الأرض، أيضًا تعد طاقة المد والجزر مصدرًا نظيفًا للطاقة، مما يعني أنها لا تطلق أي غازات دفيئة في الغلاف الجوي.

2- تعد مصدر طاقة متجددة

يتم تسخير المد والجزر لإنتاج طاقة المد والجزر من قوة الجاذبية المشتركة للشمس والقمر والأرض بالتزامن مع دوران الكوكب حول محوره، هذه عملية طبيعية تحدث كل يوم وهذا يعني أن المد والجزر سيستمر في الحدوث وسيستمر إنتاج طاقة المد والجزر حتى نهاية الوقت.

 3- تكلفة تنافسية

تتمتع تقنيات طاقة المد والجزر التي تم إنشاؤها مرة واحدة بإمكانية توليد الكهرباء لسنوات عديدة مما يعني أنها تدوم طويلاً، على الرغم من أن التكاليف الأولية لإنشاء محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر مرتفعة نسبيًا إلا أن العائد على الاستثمار سيتحقق على المدى الطويل .

4- يقلل الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري

مصادر الطاقة القائمة على الأحافير مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي تنبعث منها غازات الدفيئة التي تؤدي إلى تغير المناخ والاحتباس الحراري، توفر طاقة المد والجزر بديلاً صديقًا للبيئة ومتجددًا لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري

5- تُعد فعالة جدًا حتى عند السرعات المنخفضة

تيارات المحيطات لديها القدرة على إنتاج طاقة أكثر من التيارات الهوائية؛ لأن مياه المحيطات أكثف 832 مرة من الهواء، وهذا يعني أن التيارات البحرية تطبق قوة أكبر على التوربينات لتوليد المزيد من الطاقة.

6- طول عمر المعدات

يمكن أن تدوم محطات توليد الطاقة من المد والجزر لفترة أطول بكثير من مزارع الرياح أو الطاقة الشمسية أي حوالي أربعة أضعاف طول العمر.

  ما هي عيوب طاقة المد والجزر؟

1- ارتفاع تكاليف رأس المال مقدما

تقنيات طاقة المد والجزر جديدة إلى حد كبير، بمعنى أن تكاليف البنية التحتية مرتفعة نسبيًا في الوقت الحالي .

2- ليست صديقة للبيئة تمامًا

يُعتقد أن أنظمة توليد طاقة المد والجزر لها بعض التأثيرات البيئية لكن لم يتم تحديدها كمياً، بالإضافة إلى ذلك تنتج محطات المد والجزر الكهرباء باستخدام قناطر المد والجزر التي تعتمد على التلاعب بمستويات سطح البحر، هذا يعني أن لها نفس التأثيرات البيئية مثل السدود الكهرومائية.

3- مشاكل الكفاءة

يعتمد توليد كهرباء المد والجزر كليًا على موجات المد والجزر والتي تحدث مرتين في اليوم، هذا يعني أنه عندما لا يحدث المد والجزر لا يوجد إنتاج للطاقة ولهذا السبب يجب تكبد تكاليف إضافية لإنشاء أنظمة تخزين الطاقة.

4- طاقة المد والجزر تحتاج فترة حمل طويلة

تحتاج محطات توليد الطاقة من المد والجزر إلى الكثير من الوقت لتكون قادرة على إنتاج الكهرباء بكفاءة، يمكن أن يكون هذا الجانب جنبًا إلى جنب مع تكلفة التثبيت غير مستدام، مثال نموذجي لمحطة طاقة المد والجزر التي تم إغلاقها بسبب تجاوز الوقت والتكلفة هو جسر Severn في المملكة المتحدة.

5- التأثير على الحياة البحرية

الخوف الأكبر بين مطوري أنظمة طاقة المد والجزر هو تأثير النباتات والتوربينات على النظام البيئي البحري المحيط، حيث يمكن أن يؤدي دوران التوربينات والاهتزازات إلى تعطيل النظام البيئي البحري بشكل كبير ومنع الحركة الطبيعية للحياة البحرية.

أشهر الحقائق حول طاقة المد والجزر:

• تعتقد وكالة الطاقة الدولية أن طاقة المد والجزر يمكن أن تبدأ في لعب دور مهم في مزيج الطاقة العالمي بحلول عام 2030، حيث قد تنتج طاقة المد والجزر ما يصل إلى حوالي 748 جيجاواط من الطاقة بحلول عام 2050 وفقاً لأنظمة طاقة المحيط.
• بحلول أوائل القرن الحادي والعشرين أصبحت طاقة المد والجزر متاحة تجارياً، وكانت أكبر محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر في العالم هي محطة كهرباء بحيرة (Sihwa Lake Tidal) الموجودة في كوريا الجنوبية، والتي تولد حوالي 254 ميجاواط من الكهرباء.
• كان معدل وفيات الأسماك البحرية في أحد مواقع توليد طاقة المد والجزر (أنابوليس، كندا) هو حوالي 21.3٪، حيث أنها تُقتل هذه الأسماك بسبب الشفرات الدوارة للتوربينات المغمورة.
• أكثر المواقع التي لديها أكبر إمكانيات لتوليد الطاقة من طاقة المد والجزر هم: (قناة بريستول، المملكة المتحدة) و(خليج سان خوسيه، الأرجنتين) و(خليج آمن، أستراليا) و(خليج فندي، كندا)، حيث يمتلك خليج فندي في كندا أكبر مد وجزر في العالم بسبب ظاهرة تسمى ” الرنين “
• تم تشغيل بعض سدود طاقة المد والجزر في جميع إنحاء العالم، فعلى سبيل المثال تم تشغيل سد المد والجزر بطاقة 240 ميغاواط في فرنسا منذ عام 1966، وتم ايضاً تشغيل سد المد والجزر بقدرة 100 ميجاواط في الصين منذ عام 1987، وسد للمد والجزر بقدرة 20 ميغاواط يعمل في كندا منذ عام 1984، ومن الناحية النظرية يمكن أن تنتج طاقة المد والجزر أكثر من مليوني ميجاواط من الكهرباء.

إعداد : أ. عبد السلام رمضان دلف