ما هي طاقة المد والجزر؟ وماهي الطرق المستخدمة لتوليد هذه الطاقة؟ ثم ما هي التحديات التي تواجه استخدام هذه الطاقة وكيفية مواجهتها؟
في الآونة الأخيرة تزايدت الحاجة إلى مصادر بديلة للطاقة الغير متجددة مثل الوقود الإحفوري (فحم- غاز- نفط)، وذلك لضمان وجود إمدادات مستمرة من الطاقة المتجددة وللحصول على مصادر للطاقة النظيفة. والأكثر من ذلك أن هناك حركة دولية واضحة لتعزيز تكنولوجيا الطاقة المتجددة اللازمة لتوليد الكهرباء؛ وذلك للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة (الاحتباس الحراري) المسئولة عن تغير المناخ.
تعتبر طاقة المد والجزر أو الطاقة القمرية مجالًا تكنولوجيًا واعدًا يتمتع بإمكانيات هائلة وقدرة عالية على إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء النظيفة، وهي أحد مصادر الطاقة المتجددة التي يمكن التنبؤ بها. تقدر الطاقة التي يمكن استخراجها من المحيطات بأكثر من 8000 تيرا وات ساعة لكل سنة.
خلال القرن العشرين طور المهندسون طرقًا مختلفة لاستخدام حركة المد والجزر لتوليد الكهرباء في المناطق التي تتعرض لنطاق واسع من تيارات المحيطات. تستخدم جميع هذه الطرق مولدات خاصة لتحويل طاقة المد والجزر إلى طاقة كهربائية.
على الرغم من أن تلك الصناعة قد بدأت لتوها إلا أنها أظهرت مجموعة من الأجهزة والمولدات القادرة على توليد كميات كبيرة من الطاقة، ولكنها لم تصل بعد إلى مستوى كافٍ لأن تصل إلى مرحلة التسويق وقادرة على المنافسة مع مصادر الطاقة الأخرى.
هناك عدد قليل من محطات توليد طاقة المد والجزر التجارية العاملة في العالم. حيث تم إنشاء أول محطة في مدينة رانس، بفرنسا سنة 1966. كما تعتبر أكبر محطة للمد والجزر هي محطة بحيرة سيهوا لطاقة المد والجزر في كوريا الجنوبية. لا توجد في الولايات المتحدة الأمريكية محطات لتوليد طاقة المد والجزر، ولا يوجد سوى عددٍ قليلٍ من المواقع التي يمكن إنتاج طاقة المد والجزر فيها بسعر معقول. كما تمتلك الصين، وفرنسا، وإنجلترا، وكندا، وروسيا إمكانات أكبر بكثير لاستخدام هذا النوع من الطاقة.
محطة رانس لتوليد طاقة المد والجزر
المصدر: https://bit.ly/2ij9XeW
مولدات طاقة المد والجزر
يوجد حاليًا ثلاث طرق مختلفة للحصول على طاقة المد والجزر: تيارات المد والجزر، والسدود، وبحيرات المد والجزر.
تيارات المد والجزر
يمكن تعريف تيار المد والجزر على أنه جسم سريع التدفق من المياه التي أنشأتها التيارات البحرية. في معظم مولدات المد والجزر، توضع التوربينات في هذه التيارات. وعند استخدام المولدات فإنها تنتج تيارًا مستمرًا من الكهرباء.
تكمن المشكلة في أن وضع التوربينات في تيارات المد والجزر أمر معقد، لأن الآلات كبيرة الحجم وتؤدي إلى تعطيل حركة التيار.
ولحل تلك المشكلة يتم وضع التوربينات في المياة الضحلة، مما يؤدي إلى إنتاج المزيد من الطاقة كما يسمح للسفن بالانتقال حول التوربينات. بالإضافة إلى أن حركة شفرات التوربينات ببطء يساعد الحياة البحرية على تجنب التأذي من التوربينات.
السدود
وهناك نوع آخر من مولدات طاقة المد والجزر والذي يستخدم السد أو الخزان لإنتاج الطاقة. تُستخدم التوربينات لتوليد طاقة المد والجزر في السدود. بحيث تُترك بوابات السد بينما يرتفع المد، ثم تغلق البوابات عندما تصل المياه إلى أقصى ارتفاع بحيث تنشأ بركة أو بحيرة. وبعد ذلك يتم إطلاق المياه من خلال توربينات السد مما يخلق طاقة يمكن التحكم فيها.
يعتبر التأثير البيئي لنظام السدود شديد الوضوح بحيث يؤثر على الحياة النباتية والحيوانية. كما أنه ذو تكلفة عالية.
بحيرات المد والجزر
يشمل النوع الأخير من مولدات طاقة المد والجزر على بناء بحيرات المد والجزر، وهي عبارة عن جسم من مياة المحيط يتم عزله جزئيًا بحاجز طبيعي أو من صنع الإنسان. وتشبه هذه التقنية إلى حد كبير تقنية السدود، حيث يمكن توليد طاقة المد والجزر بقوة مستمرة، كما تعمل التوربينات أثناء ملء وتفريغ البحيرة.
يعتبر إنتاج الطاقة من بحيرات المد والجزر منخفضًا بحيث لا توجد أمثلة تعمل بهذا النظام حتى الآن. ولكن تقوم الصين ببناء محطة توليد طاقة المد والجزر في نهر يالو بالقرب من حدودها مع كوريا الشمالية.
في الأونة الأخيرة تعرضت الأجهزة الجديدة التي تحول طاقة المد والجزر لمشكلة ارتفاع تكلفة التصنيع والتركيب والصيانة. ولذلك يعد تطوير تقنيات طاقة المد والجزر أمر مهم للغاية لتحقيق تكلفة مستقرة من الناحية التجارية والاقتصادية وجذب الاستثمار في هذه التكنولوجيات.
من أجل تجاوز هذه العقبات وزيادة الإمكانات الحالية لتوليد طاقة المد والجزر، يجب مواجهة العديد من التحديات مثل: القدرة على تحمل مشكلة ارتفاع التكاليف، والقدرة على التنبؤ بأفضل مواقع توليد الطاقة، والقدرة على رفع جودة التصنيع والتثبيت والتشغيل.
وأخيرًا قام باحثون من جامعة بوليتيكنيكا في مدريد (UMP) بتطوير تصاميم وتقنيات للحصول على طاقة المد والجزر وذلك عن طريق: إجراء تحسينات على الهيكل والمحرك الأساسي للمحولات، وتطوير أنظمة تحكم متقدمة وحلول برمجية مبتكرة لتحقيق أقصى قدر من استخلاص الطاقة وتحويلها، وتطوير حلول سهلة التكلفة لمشكلة توصيل وتفكيك التكنولوجيات البحرية وذلك لتحسين مشكلة الكابلات، وتعريف إجراءات التشغيل والصيانة الجديدة التي ستؤدي إلى تقليل عمليات الصيانة والتدخل البشري كما تسمح باستخدام السفن ذات الأغراض العامة بدلًا من السفن الخاصة باهظة التكلفة.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
إعداد وترجمة: منار حمدي
مراجعة علمية: تسنيم عبد العزيز
مراجعة لُغوية: إسراء عادل
المصادر
