يحتاج العالم إلى مئات الآلاف من توربينات الرياح البحرية – أين ستذهب جميعًا؟

للوصول إلى صافي الصفر ، قد يحتاج العالم إلى 200000 توربينات رياح بحرية تولد 2000 جيجاوات من الطاقة.

لوضع هذا في السياق ، بحلول نهاية عام 2022 ، تم تركيب 63 جيجاوات من طاقة الرياح البحرية في جميع أنحاء العالم. في غضون الـ 28 عامًا القادمة ، يحتاج قطاع طاقة الرياح البحرية إلى التوسع حتى يتمكن من إنتاج 32 ضعف طاقته الحالية من الطاقة.

ولكن أين نضع كل مزارع الرياح البحرية الإضافية هذه؟ سيتعين اختيار مواقعهم من أجل تعظيم إنتاجهم من الطاقة ومزاياهم الاجتماعية ، مع ضمان أن يكون لهم أقل تأثير ممكن على البيئة. إن تحقيق التوازن بين كل هذه العوامل ليس بالمهمة المباشرة.

كم مساحة نحتاج؟

لمعرفة مكان وضع توربينات جديدة ، فإن نقطة البداية الجيدة هي تحديد مقدار المحيط الذي نحتاج إلى استخدامه لتحقيق أهداف 2050 الصافية. يعتمد هذا الحساب على أبعاد التوربينات ، وكيف من المحتمل أن تتطور تكنولوجيا طاقة الرياح من الآن وحتى عام 2050 ، والتكوين الدقيق للتوربينات داخل مزرعة الرياح.

تتحكم هذه العوامل معًا في “كثافة الطاقة” المستقبلية لمزارع الرياح البحرية – مقدار سعة الرياح البحرية التي يمكن تركيبها لكل وحدة مساحة في المحيط. الرقم المطلوب لتحقيق صافي صفر هو 4 ميغاواط لكل كيلومتر مربع. هذا يعني أن مساحة المحيط التي سنحتاجها للرياح البحرية تبلغ حوالي 500000 كيلومتر مربع ، وهو ما يعادل حجم فرنسا تقريبًا.

بمجرد معرفة المساحة الإجمالية ، تكون المهمة التالية هي جمع البيانات حول العوامل التي تعيق تطوير البنية التحتية في المحيط. هناك العديد من القيود ، من ضمان وجود سرعة رياح كافية لتتحول التوربينات ، إلى تجنب ممرات الشحن والمناطق البحرية المحمية ، إلى ما إذا كان من الصعب بناء ظروف قاع البحر.

تخلق بعض أنواع القيود “مناطق محظورة” ، لأن مزرعة الرياح البحرية قد تتسبب في تعطيل واضح وغير مقبول لنشاط قائم ، مثل الموقع المستخدم في التدريبات العسكرية أو التنقيب عن النفط أو ممر الشحن.

بالنسبة للقيود الأخرى ، إنها حالة العمل على ما إذا كان التأثير الصافي لمزرعة الرياح ضارًا بالبيئة أو الأنشطة الموجودة بالفعل. من المهم تحديد مدى ازدحام المواقع المحتملة ، حيث يوفر ذلك خطًا أساسيًا ، أو نقطة انطلاق ، لتقييم مدى ملاءمة الموقع.

كيف نجد المواقع المناسبة؟

يُظهر بحثنا الأخير كيف يمكن استخدام هذه الاعتبارات لتحديد مواقع مستقبلية مناسبة لمزارع الرياح البحرية ، باستخدام مياه المملكة المتحدة كدراسة حالة.

المملكة المتحدة هي منطقة رائدة في مجال الرياح البحرية ، لذلك تقدم الدولة رؤى حول التحديات التي تواجه العالم في إنشاء مزارع رياح جديدة. تعد المملكة المتحدة أيضًا رائدة في التشريع من أجل صافي الصفر ، بما في ذلك خطط تحويل البنية التحتية للطاقة.

استخدمت دراستنا 34 طبقة مختلفة من القيود ، والتي من خلالها يتم تحديد المساحة المتاحة للمواقع المستقبلية من خلال استبعاد المناطق المحظورة والمزدحمة. حددنا مساحة المحيط المتاحة لتوربينات الرياح البحرية المستقبلية على أنها تغطي مساحة تبلغ حوالي 240 كيلومترًا مربعًا ، وهو ما يعادل مساحة اليابسة في المملكة المتحدة.

تكشف البيانات كذلك أنه لتحقيق هدف صافي الصفر الأساسي للكهربة المحلية في المملكة المتحدة ، يجب استخدام 7 ٪ من تلك المساحة المتاحة لمزارع الرياح البحرية. تشير الكهربة المنزلية إلى تحويل المنازل إلى تدفئة كهربائية من الغاز (في الغالب).

بالنسبة لأهداف إزالة الكربون الأكثر طموحًا للرياح البحرية ، والتي تمثل زيادة الطلب المحلي على الكهرباء من بين أمور أخرى ، ترتفع المساحة المطلوبة إلى 44٪.

إذا تم تقاسم مزارع الرياح البحرية المستقبلية بالتساوي عبر المساحة المتاحة لها ، فإن ما يصل إلى 70٪ من المواقع المستقبلية سوف تتداخل مع واحد إلى ثلاثة قيود. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون حوالي 90 ٪ من المواقع المستقبلية في المياه العميقة (حوالي 60 مترًا في العمق).

ستكون التكنولوجيا الجديدة ، مثل المنصات العائمة ، ضرورية لتمكين تثبيت توربينات الرياح في هذه الأماكن.

تحقيق صافي صفر

تشير دراستنا إلى أن التوسع الهائل لمزارع الرياح البحرية المطلوبة لتحقيق أهداف صافي الصفر يمكن تحقيقه. علاوة على ذلك ، يمكن القيام بذلك دون زيادة متوسط ​​مستوى التداخل مع الأنشطة الحالية في مياه المملكة المتحدة.

ومع ذلك ، لا يزال من الممكن أن يؤدي توسع الرياح البحرية إلى الإضرار بالبيئة أو الحد من أنشطة المحيطات الحالية. على سبيل المثال ، في حالة المناطق البحرية المحمية ، يمكن لمزارع الرياح أن تمنع الأسماك والحيوانات من الانتشار إلى الأجزاء المجاورة للمحيط. من المحتمل أن يؤدي ذلك إلى تقويض بعض الأهداف الكامنة وراء إنشاء المنطقة المحمية في المقام الأول.

زيادة التفاعل بين مزارع الرياح والنظم البيئية الطبيعية والمواقع التراثية مثل حطام السفن والأنشطة البشرية أمر لا مفر منه. بدون تخطيط ودراسة دقيقين ، يمكن أن تضر هذه التفاعلات بالبيئة وتعطل الأنشطة البشرية الأوسع. لذلك يجب توقعها ومعالجتها بشكل استباقي.

ومع ذلك ، فإن الانتقال إلى التوربينات في المياه العميقة وبعيدًا عن الشاطئ يطرح بعض التحديات الحقيقية. هذه هي التحديات التي يجب التغلب عليها من خلال التكنولوجيا المحسنة.