العلوم

أين طاقة الرياح منطقية؟


ما مدى تكلفة طاقة الرياح؟

تعد توربينات الرياح الحديثة أكثر كفاءة وتولد ما يصل إلى 20 مرة من الكهرباء عما كانت عليه قبل 25 عامًا. فهي أطول وأكبر وشفرات أطول. وفقًا لبنك الاستثمار Lazard ، فإن توليد طاقة الرياح من محطات جديدة يكلف اليوم 72٪ أقل مما كان عليه في عام 2009.

هذا جعله أحد أرخص مصادر الطاقة على هذا الكوكب.

تبلغ تكلفة الكهرباء من المناطق التي تهب عليها الرياح على الساحل الآن 0.04-0.05 يورو (0.05-0.06 دولار) لكل كيلو واط / ساعة ، بينما في الأماكن ذات الرياح الأضعف تبلغ 0.06-0.08 يورو ، وفقًا لدراسة أجرتها منظمة Fraunhofer للأبحاث ومقرها ألمانيا معهد أنظمة الطاقة الشمسية. بالنسبة للمحطات البحرية في البحر ، تكلف كيلوواط ساعي حوالي 0.1 يورو لأن تركيبها وصيانتها يكلفان أكثر.

وبالمقارنة ، انخفض سعر الخلايا الكهروضوئية بشكل حاد – حوالي 90٪ منذ عام 2009 – مما أدى إلى انخفاض الكهرباء من مزرعة الطاقة الشمسية إلى 0.02-0.06 يورو / كيلوواط ساعة. لكن محطات الطاقة الجديدة لمصادر الطاقة الأخرى لا تزال تكلف أكثر. تبلغ تكلفة كيلوواط / ساعة من الكهرباء من الغاز الأحفوري حوالي 0.11 سنتًا ، والكهرباء التي تعمل بالفحم 0.16 يورو والكهرباء النووية 0.14-0.19 يورو.

يفترض باحثو الطاقة أن طاقة الرياح والطاقة الشمسية ستصبح أرخص بنسبة 20-50٪ بحلول عام 2030 مع تطور التكنولوجيا.

ما مقدار طاقة الرياح لحياد المناخ؟

يقول الخبراء إن طاقة الرياح والطاقة الشمسية يمكن أن تغطي أكثر من 95٪ من إجمالي الطلب العالمي على الطاقة في المستقبل. ولكن اعتمادًا على المنطقة ، فإن التوليفات المختلفة منطقية. قال كريستيان براير ، أستاذ اقتصاد الطاقة الشمسية من جامعة LUT في فنلندا ، إن هذا يمكن أن يشمل الطاقة المائية والبطاريات والمحللات الكهربائية لصنع الهيدروجين والوقود الاصطناعي ، بالإضافة إلى تقنيات التخزين والتحويل الأخرى.

وجدت دراسة نشرها فريقه في مجلة Energy أنه سيكون من الأرخص توليد حوالي 76٪ من الطلب العالمي على الطاقة باستخدام الطاقة الشمسية و 20٪ باستخدام طاقة الرياح. ومع ذلك ، في المناطق ذات القليل من أشعة الشمس ، ستكون حصة طاقة الرياح أعلى بكثير: أكثر من 90٪ في الأجزاء الشمالية من روسيا ، و 81٪ في منتصف غرب الولايات المتحدة ، وحوالي 72٪ في شمال الصين وحوالي 50٪ في دول في وسط وشمال أوروبا مثل بولندا وهولندا وبريطانيا العظمى وفرنسا. في ألمانيا ، تبلغ حصة طاقة الرياح لتغطية الطلب الكلي على الطاقة 31٪.

في هذه المناطق ، حيث تشرق الشمس بشكل أقل سطوعًا ويكون الشتاء فيها رماديًا ، غالبًا ما تكون الرياح البديل الأرخص. قال براير: “في أوروبا ، تعد طاقة الرياح ركيزة أساسية تمامًا لإمدادات الطاقة”. “إذا لم تكن لدينا أيام مشمسة بشكل خاص في أوروبا ، فعادةً ما تكون لدينا أيام عاصفة جيدة جدًا ، لذا فإن هذا يسير على ما يرام معًا.”

ما هي تقنية الرياح الأفضل؟

يصل ارتفاع توربينات الرياح اليوم إلى 180 مترًا ولها ريش يصل طولها إلى 80 مترًا. على الأرض ، يبلغ إنتاج توربين واحد فقط 7200 كيلووات ويمكنه توليد ما يصل إلى 29 مليون كيلووات ساعة من الكهرباء سنويًا – وهو ما يكفي لتغطية احتياجات الكهرباء الخاصة لـ 16000 شخص في ألمانيا و 140.000 شخص في الهند.

تعتبر توربينات الرياح قوية بشكل خاص في البحر حيث تهب الرياح بقوة وموثوقية أكبر. يصل إنتاج التوربينات البحرية إلى 10000 كيلوواط ، ومن المتوقع أن تصل إلى 15000 كيلوواط في غضون سنوات قليلة. يمكن لتوربين واحد في موقع جيد أن يلبي احتياجات الكهرباء الخاصة لحوالي 40.000 شخص في ألمانيا أو لـ 370.000 في الهند.

لكن تعقيدات وتكلفة مد كابلات الطاقة في قاع البحر وصيانة مزارع الرياح البحرية تعني أن الكهرباء التي تولدها تكلف ضعف تكلفة تلك الناتجة عن التوربينات على الأرض. ومع ذلك ، يمكن لمزارع الرياح البحرية في المناطق المكتظة بالسكان في العالم أن تلعب دورًا مفيدًا في إمداد طاقة محايد مناخيًا.

يتم الآن تلبية حوالي 7 ٪ من الطلب العالمي على الكهرباء بواسطة طاقة الرياح. في العام الماضي ، تم تركيب توربينات جديدة بسعة 93 جيجاوات ، وبلغ إجمالي الخط المركب في عام 2020 743 جيجاواط. تمثل التوربينات البحرية 34 جيجاواط ، ويقع معظمها في المياه قبالة المملكة المتحدة (10 جيجاواط) والصين (8 جيجاواط) وألمانيا (8 جيجاواط). واحدة من أولى مزارع الرياح البحرية واسعة النطاق في العالم هي London Array قبالة مصب نهر التايمز. بنيت في عام 2013 ، وتبلغ سعتها 0.6 جيجاواط من 175 توربينًا ، وتكلفتها 2.5 مليار يورو. إنه يلبي احتياجات الكهرباء الخاصة لـ 1.7 مليون بريطاني.

هل يمكن أن تساعد توربينات الرياح العائمة؟

حتى الآن ، توجد مزارع الرياح البحرية بشكل أساسي في المياه الضحلة بعمق يصل إلى 50 مترًا. التوربينات تقف على أساس في قاع البحر. لكن العديد من المياه الساحلية في العالم أعمق بكثير ، مما يجعل مزارع الرياح ذات الأساسات غير مجدية.

لهذا السبب ، تُركب توربينات الرياح العائمة الآن أيضًا على عوامات في الموانئ ، ثم تُسحب في البحر وتثبت في قاع البحر بسلاسل طويلة. تم تركيب أول توربينات عائمة في العالم قبالة الساحل الاسكتلندي في عام 2017 ، وبعد ذلك قبالة سواحل اليابان وفرنسا والبرتغال. اليوم ، كل هذه التوربينات معًا تبلغ طاقتها الإجمالية 0.1 جيجاوات. يتوقع تقرير الرياح البحرية العالمية قدرة مركبة تبلغ 6.3 جيجاوات بحلول عام 2030.

ومع ذلك ، سيستمر النمو الأقوى من توربينات الرياح البرية. وفقًا لدراسة LUT ، من أجل مصدر طاقة محايد مناخيًا – والذي لا يشمل فقط الطاقة للكهرباء ولكن أيضًا للنقل والتدفئة والصناعة – يجب أن تزيد سعة طاقة الرياح المركبة عالميًا عشرة أضعاف إلى حوالي 8039 جيجاواط وأربعة أضعاف لتصل إلى 244 جيجاوات في ألمانيا .

استخدام طاقة الرياح في صنع الوقود الإلكتروني

طاقة الرياح رخيصة بشكل خاص في المواقع العاصفة. ولكن إذا كان لابد من نقل هذه الكهرباء عدة مئات من الكيلومترات ، فإن التكاليف ترتفع ويمكن أن تضاعف السعر بالنسبة للمشتري. هذا هو السبب في أن نقل الكهرباء لمسافات طويلة لا يستحق العناء في كثير من الأحيان.

ومع ذلك ، فإن توليد الكهرباء في المناطق النائية يمكن أن يكون منطقيًا إذا تم استخدامه مباشرة لإنتاج ما يسمى بالوقود الإلكتروني. هو وقود اصطناعي سيحل محل المنتجات البترولية مثل البارافين والديزل والبنزين في المستقبل ومواد أساسية خاصة للصناعة الكيميائية.

يتم إنتاجها عن طريق التحليل الكهربائي من الكهرباء والماء وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين من الهواء. يمكن بعد ذلك نقل الوقود في ناقلات أو خطوط أنابيب أو قطارات. يجري حاليًا بناء أول مصنع تجاري للإنتاج في جنوب تشيلي.

في مشروع مشترك هناك ، تريد شركات مثل شركة بورش لصناعة السيارات وسيمنز إنيرجي استخدام الرياح القوية لتوليد الكهرباء الرخيصة لإنتاج الوقود الإلكتروني ، وتتوقع حوالي 550 مليون لتر سنويًا اعتبارًا من عام 2026.

قال براير: “مع المشروع في باتاغونيا ، يمكنك الآن رؤية ما سيكون عليه المعيار العالمي”. “في غضون عشر سنوات ، سنرى عشرات المشاريع مثل هذا العام تظهر مثل عيش الغراب.”



مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى