شارك
الرئيسية
قبالة سواحل ماساتشوستس ونيويورك، يستعد المطورون لبناء أول مزارع رياح بحرية مرخصة اتحادياً في الولايات المتحدة، وتتكون من 74 عنفةً ريحية بالمجمل يمكنها تزويد 470 ألف منزل بالطاقة. وهناك أكثر من عشرة مشاريع رياح بحرية أخرى على الساحل الشرقي ما تزال تنتظر الحصول على الموافقة لإنشائها.
تهدف إدارة بايدن بحلول عام 2030 للحصول على 30 جيجاوات من الطاقة من مزارع الرياح البحرية، وهو ما يكفي لإمداد أكثر من 10 ملايين منزل بالطاقة.
إن استبدال الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري بالطاقة النظيفة مثل طاقة الرياح ضروري لوقف الآثار المتفاقمة لتغير المناخ. لكن هذا التحول لا يحدث بالسرعة الكافية لوقف الاحتباس الحراري. في الواقع، لقد ضخت الأنشطة البشرية كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لدرجة أننا سنضطر أيضاً إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء واحتجازه بعيداً بشكل دائم.
وفي هذا الصدد، تتمتع مزارع الرياح البحرية بمكانة فريدة للقيام بالأمرين معاً، وتوفير المال بالإضافة إلى ذلك.
بصفتي عالم جيوفيزياء بحرية، فقد درست إمكانية الجمع بين توربينات الرياح والتكنولوجيا التي تلتقط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء واحتجازه في خزانات طبيعية تحت المحيط. يمكن لهذه التقنيات، إذا ما عملت معاً، التقليل من تكاليف الطاقة المستخدمة لالتقاط الكربون وتقليل الحاجة إلى خطوط الأنابيب البرية، ما يقلل من التأثير على البيئة.
اقرأ أيضا:
التقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء
تختبر العديد من المجموعات البحثية والشركات التقنية الناشئة أجهزةً يمكنها سحب غاز ثاني أكسيد الكربون مباشرةً من الغلاف الجوي. التكنولوجيا تعمل، لكن المشاريع الأولى حتى الآن مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة.
تستخدم هذه الأنظمة مرشحات أو محاليل تلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء الذي يمر خلالها. بمجرد امتلاء المرشحات، تصبح هناك حاجةٌ للكهرباء والحرارة لفصل ثاني أكسيد الكربون وإعادة تشغيل دورة الالتقاط مجدداً. ولكن كي تنتج العملية صافي انبعاثات سلبية، يجب أن يكون مصدر الطاقة خالياً من الكربون.
تعمل أكبر محطة نشطة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء مباشرة في العالم بهذه الطريقة اعتماداً على الحرارة الضائعة ومصادر الطاقة المتجددة. تلتقط المحطة، والتي تقع في آيسلندا، ثاني أكسيد الكربون، ومن ثم تقوم بضخه في صخور البازلت الأساسية، حيث يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع البازلت ويتكلس، ويتحول إلى شكلٍ معدني صلب.
يمكن إنشاء عملية مماثلة باستخدام توربينات الرياح البحرية. إذا أُنشئت أنظمة التقاط الهواء المباشر جنباً إلى جنب مع توربينات الرياح البحرية، فسيكون لديها مصدرٌ مباشر للطاقة النظيفة من طاقة الرياح الزائدة، ويمكن أن يجري نقل ثاني أكسيد الكربون الملتقط مباشرة لتخزينه في قاع البحر، ما يقلل من الحاجة إلى بناء أنظمة خطوط الأنابيب التي تمتد لمسافاتٍ طويلة.
يدرس الباحثون حالياً كيفية عمل هذه الأنظمة في ظل الظروف البحرية. يُذكر أنه لم يتم استخدام تقنية الالتقاط المباشر لغاز الكربون من الهواء إلا مؤخراً على اليابسة، ومن المرجح أن يكون هناك حاجة لتكييف هذه التقنية مع ظروف البيئة البحرية القاسية. لكن يجب أن يبدأ التخطيط لهذا الأمر الآن بحيث تُقام مشاريع طاقة الرياح القادمة في المواقع التي يمكن تخزين الكربون فيها وتصميمها بحيث يمكن مشاركة المنصات والبنية التحتية تحت البحر وشبكات الكابلات.
اقرأ أيضا:
استخدام طاقة الرياح الزائدة عندما لا تكون هناك حاجة إليها
طاقة الرياح بطبيعتها متقطعة. ويتفاوت الطلب على الطاقة اعتماداً على العديد من العوامل أيضاً. عندما تنتج مزارع الرياح طاقة أكثر مما هو مطلوب، تُقلل كمية الطاقة الكهربائية المنتجة وتضيع فرصة الاستفادة منها. بدلاً من ذلك، يمكن استغلال هذه الطاقة غير المستخدمة لإزالة الكربون من الهواء واحتجازه.
على سبيل المثال، حددت ولاية نيويورك هدفاً يتمثل في الحصول على 9 جيجاوات من طاقة الرياح البحرية بحلول عام 2035. ومن المتوقع أن توفر هذه الكمية من الطاقة 27.5 تيراواط ساعي من الكهرباء سنوياً.
استناداً إلى البيانات التاريخية لمعدلات تقييد إنتاج طاقة الرياح في الولايات المتحدة، من المتوقع حدوث فائض قدره 825 ميغاواط ساعي من الطاقة الكهربائية سنوياً مع توسع مزارع الرياح البحرية لتحقيق الهدف السابق. بافتراض استمرار تحسن كفاءة تقنية التقاط الهواء المباشر وتحقيق فائدةٍ ربحية منها، يمكن استخدام هذه الطاقة الفائضة لالتقاط وتخزين ما يزيد عن 0.5 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً. وذلك إذا كان النظام سيعتمد فقط على الطاقة الفائضة التي كانت ستضيع هباءً. ولكن إذا استخدم النظام المزيد من طاقة الرياح، فستزداد قدرته على احتجاز الكربون وتخزينه.
لقد توقعت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه يجب إزالة ما بين 100 و1000 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي على مدار القرن للحفاظ على الاحترار العالمي عند مستوى أقل من 1.5 درجة مئوية مقارنةً بالمستويات التي كانت موجودةً في فترة ما قبل الثورة الصناعية.
ويقدر الباحثون أن التكوينات الجيولوجية تحت قاع البحر المجاورة لمزارع الرياح البحرية المخطط إنشاؤها على الساحل الشرقي للولايات المتحدة يمكنها تخزين أكثر من 500 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون. من المرجح وجود صخور البازلت في عدد من الأحواض الجوفية في هذه المنطقة أيضاً، ما يوفر سعة تخزين أكبر ويسمح لثاني أكسيد الكربون بالتفاعل مع البازلت والتصلب بمرور الوقت، على الرغم من أن المسوحات الجيولوجية لم تتحقق من وجود هذه الخزانات بعد.
التخطيط لكلا المشروعين معاً يوفر الوقت والتكلفة
يمكن لمزارع الرياح الجديدة التي تحتوي على تقنية التقاط الكربون مباشرةً من الهواء أن ترفد الشبكة الكهربائية بمصدر طاقةٍ متجدد وتوفير فائض من الطاقة لالتقاط الكربون وتخزينه، ما يؤدي إلى تحسين هذا الاستثمار الضخم لتحقيق فائدة مناخية مباشرة منه.
ولكن ذلك يتطلب التخطيط قبل وقتٍ طويل من إنشاء مزارع الرياح الجديدة. يمكننا البدء بالمسوحات الجيوفيزيائية البحرية ومراعاة المتطلبات البيئية والسعي للحصول على الموافقات اللازمة لمشاريع طاقة الرياح جنباً إلى جنب مع مشاريع احتجاز الكربون، ما يسمح بتوفير الكثير من الوقت وتجنب المشاكل وتحسين الإشراف البيئي (تحمل مسؤولية استخدام البيئة الطبيعية وحمايتها عن طريق ممارسات الحفظ والاستدامة).
اقرأ أيضا: