التقنيات الناشئة الصديقة للمناخ في قطاع الطاقة

تم تحديد تقنيات الطاقة الناشئة التي تحتاج إلى تطوير سريع لاختبار جدواها الاستثمارية على المدى الطويل.

الهدف هو تقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، ويعتبر قطاع الطاقة المساهم الأكبر في صميم الجهود المبذولة من خلال مجموعة واسعة من تقنيات إزالة الكربون.

تُسوّق التقنيات الأساسية، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، على نطاق واسع، إلا أن تقنيات الطاقة النظيفة الجديدة لا تزال قيد التطوير والظهور. ونظرًا للالتزامات بالوفاء باتفاقية باريس والضغوط لنشر هذه التقنيات، يبقى السؤال: أيٌّ من هذه التقنيات الناشئة يحتاج إلى تركيز البحث والتطوير لتحديد إمكاناته الاستثمارية على المدى الطويل؟

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

وهذه هي كما يلي.
تقنيات إمداد الطاقة الأولية
تُشير اللجنة إلى أن الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة ليست تقنية جديدة، ولكن يتم دمج تقنيات عالية الجاهزية تجاريًا بالكامل بطرق جديدة. ومن الأمثلة على ذلك القوارب ذات القاع المسطح الراسية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، بما في ذلك الألواح وأجهزة النقل والعاكسات.

هناك فئتان من الفرص: عندما يكون حقل الطاقة الشمسية العائم مستقلاً، وعندما يُعاد تركيبه أو يُبنى مع منشأة كهرومائية كمصدر هجين. كما يمكن تصميم الطاقة الشمسية العائمة للتتبع بتكلفة إضافية محدودة، ولكن مع زيادة في الطاقة تصل إلى 25%.
تتيح طاقة الرياح العائمة إمكانية استغلال موارد طاقة الرياح الموجودة في مياه أعمق بكثير من أبراج الرياح البحرية الثابتة، والتي عادةً ما تكون في مياه بعمق 50 مترًا أو أقل، وفي المناطق القريبة من السواحل ذات قاع البحر العميق. يتمثل التحدي الرئيسي في نظام التثبيت، حيث يحظى نوعان رئيسيان من التصميمات بالاستثمار: إما غاطس أو مثبت في قاع البحر، ولكل منهما مزايا وعيوب.

وتقول اللجنة إن تصاميم طاقة الرياح العائمة موجودة في مجموعة متنوعة من مستويات الجاهزية التكنولوجية، حيث تعد توربينات المحور الأفقي العائمة أكثر تقدمًا من توربينات المحور الرأسي.
التقنيات التمكينية
يُعدّ الهيدروجين الأخضر موضوعًا رئيسيًا اليوم، إذ يُتيح فرصًا لاستخدامه في التدفئة والصناعة والوقود. ومع ذلك، تُشير اللجنة التنفيذية للطاقة إلى أن كيفية إنتاج الهيدروجين تُعدّ أمرًا بالغ الأهمية لتأثير انبعاثاته.

وتعتمد التكاليف على عاملين - عامل الكهرباء والأمر الأكثر أهمية هو عامل أجهزة التحليل الكهربائي، والتي ينبغي أن تعتمد على اقتصاديات الحجم.

وتقول اللجنة إن الجيل القادم من البطاريات المخصصة للتخزين خلف العداد وعلى نطاق المرافق مثل بطاريات الليثيوم المعدنية ذات الحالة الصلبة آخذ في الظهور، حيث تقدم تحسينات كبيرة غير هامشية على تكنولوجيا البطاريات الحالية من حيث كثافة الطاقة ومتانة البطارية والسلامة، مع تمكين أوقات شحن أسرع أيضًا.

إذا تم توسيع نطاق الإنتاج بنجاح، فإن استخدامها قد يكون تحويليًا، وخاصة بالنسبة لسوق السيارات، لأنه قد يتيح تطوير المركبات الكهربائية ذات البطاريات ذات أعمار ومدى قيادة مماثل للسيارات 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 جدًا في المناطق الباردة ذات الرطوبة المنخفضة حيث تكون المضخات الحرارية أقل فعالية، في حين أن مجالًا رئيسيًا آخر للبحث في المستقبل هو في "سلاسل التبريد" في البلدان النامية والصناعية حديثًا.

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

وتقول اللجنة إن الدراسات تظهر باستمرار أن المضخات الحرارية التي تعمل بالكهرباء منخفضة انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، تشكل استراتيجية أساسية لتلبية احتياجات التدفئة والتبريد.

التقنيات الناشئة الأخرى
وتشمل التقنيات الأخرى التي تمت مراجعتها طاقة الرياح المحمولة جواً، وطاقة الأمواج البحرية، وأنظمة تحويل الطاقة الحرارية للمد والجزر والمحيطات، والتي قد تكون حاسمة لجهود بعض البلدان أو المناطق الفرعية، ولكن حتى يتم التغلب على تحديات الهندسة ودراسات الأعمال، فمن غير المرجح أن توفر فوائد على نطاق عالمي، حسب تعليقات اللجنة.

من التقنيات الناشئة الأخرى المثيرة للاهتمام الطاقة الحيوية مع التقاط الكربون وتخزينه، والتي تجاوزت للتو مرحلة التجربة العملية نحو الاستخدام التجاري المحدود. ونظرًا لارتفاع تكاليفها نسبيًا مقارنةً بخيارات التخفيف الأخرى، سيحتاج الإقبال عليها إلى أن يكون مدفوعًا بشكل رئيسي بمبادرات سياسات المناخ، مع إمكانية استخدام واسع النطاق في العالم الحقيقي يشمل مزيجًا من أنواع الوقود المختلفة، وأساليب التقاط الكربون وتخزينه، والصناعات المستهدفة.

—بقلم جوناثان سبنسر جونز