التقنيات الناشئة الصديقة للمناخ لقطاع الطاقة

يتم تحديد تقنيات الطاقة الناشئة التي تحتاج إلى تطوير سريع لاختبار جدوى الاستثمار فيها على المدى الطويل.

الهدف هو خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، ويُعد قطاع الطاقة، باعتباره المساهم الأكبر، محور الجهود المبذولة، حيث تتوفر له مجموعة واسعة من تقنيات إزالة الكربون.

أصبحت التقنيات الأساسية، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، متاحة تجارياً على نطاق واسع، لكن تقنيات الطاقة النظيفة الجديدة لا تزال قيد التطوير والظهور باستمرار. ونظراً للالتزامات المتعلقة باتفاقية باريس والضغط المتزايد لتسريع طرح هذه التقنيات، يبرز التساؤل حول أي من هذه التقنيات الناشئة يحتاج إلى تركيز البحث والتطوير لتحديد إمكاناته الاستثمارية على المدى الطويل.

مع وضع هذا في الاعتبار، حددت اللجنة التنفيذية للتكنولوجيا التابعة لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ ست تقنيات ناشئة من المرجح أن توفر فوائد على نطاق عالمي، وتقول إنه يجب طرحها في السوق في أسرع وقت ممكن.

وهذه هي كالتالي.
تقنيات إمداد الطاقة الأولية
لا تُعدّ تقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة تقنية جديدة، ولكن يجري دمج التقنيات عالية الجاهزية للاستخدام التجاري الكامل بطرق مبتكرة، وفقًا للجنة. ومن الأمثلة على ذلك القوارب ذات القاع المسطح الراسية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، بما في ذلك الألواح وأنظمة النقل والمحولات.

يُشير هذا إلى نوعين من الفرص، وهما: عندما يكون حقل الطاقة الشمسية العائم قائماً بذاته، وعندما يتم تحديثه أو بناؤه مع محطة كهرومائية كنظام هجين. كما يمكن تصميم أنظمة الطاقة الشمسية العائمة لتتبّع الشمس بتكلفة إضافية محدودة، ولكن مع زيادة في الطاقة تصل إلى 25%.
توفر طاقة الرياح العائمة إمكانية استغلال موارد طاقة الرياح الموجودة في مياه أعمق بكثير من تلك الموجودة في أبراج الرياح البحرية الثابتة، والتي عادةً ما تكون في مياه لا يتجاوز عمقها 50 مترًا، وفي المناطق ذات القيعان البحرية العميقة القريبة من السواحل. ويكمن التحدي الرئيسي في نظام التثبيت، حيث يحظى نوعان رئيسيان من التصميمات بالاستثمار، إما غاطسة أو مثبتة في قاع البحر، ولكل منهما مزايا وعيوب.

وتقول اللجنة إن تصاميم طاقة الرياح العائمة تتفاوت في مستويات جاهزية التكنولوجيا، حيث أن التوربينات ذات المحور الأفقي العائمة أكثر تقدماً من التوربينات ذات المحور الرأسي.
التقنيات المُمكّنة
يُعدّ الهيدروجين الأخضر موضوعًا بالغ الأهمية في الوقت الراهن، لما يوفره من فرص لاستخدامه في التدفئة والصناعة والوقود. ومع ذلك، تشير هيئة الطاقة الذرية إلى أن طريقة إنتاج الهيدروجين تُعدّ عاملًا حاسمًا في تحديد تأثيره على الانبعاثات.

تعتمد التكاليف على عاملين - تكلفة الكهرباء، والأهم من ذلك تكلفة أجهزة التحليل الكهربائي، والتي ينبغي أن تكون مدفوعة باقتصاديات الحجم.

وتقول اللجنة إن الجيل القادم من البطاريات المستخدمة خلف العداد وتخزين الطاقة على نطاق المرافق، مثل بطاريات الليثيوم المعدنية الصلبة، يظهر ويقدم تحسينات كبيرة غير هامشية مقارنة بتقنية البطاريات الحالية من حيث كثافة الطاقة ومتانة البطارية وسلامتها، مع تمكين أوقات شحن أسرع أيضًا.

إذا أمكن توسيع نطاق الإنتاج بنجاح، فقد يكون استخدامها تحويليًا، لا سيما بالنسبة لسوق السيارات، حيث أنه من المحتمل أن يتيح تطوير المركبات الكهربائية ببطاريات ذات عمر افتراضي ومدى قيادة مماثل للمركبات التقليدية اليوم.

ويمكن توفير تخزين الطاقة الحرارية للتدفئة أو التبريد باستخدام العديد من المواد المختلفة ذات القدرات الحرارية والتكاليف المختلفة، ومن المرجح أن تكون مساهمتها الأكبر في المباني والصناعات الخفيفة، وفقًا للجنة.

يمكن أن يكون لأنظمة الطاقة الحرارية السكنية تأثير كبير للغاية في المناطق الباردة ذات الرطوبة المنخفضة حيث تكون المضخات الحرارية أقل فعالية، في حين أن مجالًا رئيسيًا آخر للبحث المستقبلي هو "سلاسل التبريد" في البلدان النامية والصناعية حديثًا.

تُعد المضخات الحرارية تقنية راسخة، ولكنها أيضاً تقنية تستمر فيها الابتكارات في مجالات مثل المبردات المحسنة والضواغط والمبادلات الحرارية وأنظمة التحكم لتحقيق مكاسب في الأداء والكفاءة.

وتقول اللجنة إن الدراسات تُظهر باستمرار أن المضخات الحرارية، التي تعمل بالكهرباء منخفضة الانبعاثات الغازية، هي استراتيجية أساسية لتلبية احتياجات التدفئة والتبريد.

التقنيات الناشئة الأخرى
وتشمل التقنيات الأخرى التي تمت مراجعتها طاقة الرياح المحمولة جواً وأنظمة تحويل طاقة الأمواج البحرية والمد والجزر والطاقة الحرارية للمحيطات، والتي قد تكون حاسمة لجهود بعض البلدان أو المناطق الفرعية، ولكن من غير المرجح أن توفر فوائد على النطاق العالمي حتى يتم التغلب على تحديات الهندسة وجدوى الأعمال، كما تعلق اللجنة.

ومن التقنيات الناشئة الأخرى ذات الأهمية تقنية الطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه، والتي تجاوزت مرحلة التجريب لتتجه نحو تطبيق تجاري محدود. ونظرًا لتكلفتها المرتفعة نسبيًا مقارنةً بخيارات التخفيف الأخرى، فإن تبنيها سيعتمد بشكل أساسي على مبادرات سياسات المناخ، مع إمكانية أن يشمل تطبيقها على نطاق واسع في الواقع العملي مزيجًا من أنواع الوقود المختلفة، ونهج احتجاز الكربون وتخزينه، والقطاعات الصناعية المستهدفة.

بقلم جوناثان سبنسر جونز