إن موارد الطاقة المتجددة تدعم الجهود العالمية الرامية إلى التخفيف من انبعاثات غازات الدفيئة والحد من حدة تغير المناخ، غير أن توزيعها الجغرافي غير متكافئ، وتزداد إمكانية توافرها نتيجة للتحولات المناخية التي صُممت لمواجهةها، حيث أن ارتفاع درجات الحرارة والأنماط الجوية تصبح أكثر انتظاما، وفهم التفاعل بين إمكانات الموارد المتجددة، وتهيئة مناخ دافئ، أمر أساسي للتخطيط الفعال للطاقة والاستثمار في الهياكل الأساسية، وهذا التحليل الموسع يتغير حيث تكون الموارد المتجددة الرئيسية غير قابلة للتجديد.

التوزيع الجغرافي للموارد المتجددة

وتتباين المولد الطبيعي لمصادر الطاقة المتجددة تبايناً هائلاً في أنحاء الكوكب، وهو ما يحدده العرض، والطوبوغرافيا، والتداول الجوي، والدورات الهيدرولوجية، ولكل من الموارد الأساسية - العازل، والرياح، والطاقة الكهرمائية، والحرارية الأرضية، والكتلة الأحيائية - أنماط مكانية متميزة تؤثر في المكان الذي يمكن أن تتطور فيه على نحو اقتصادي وكفء.

الطاقة الشمسية

(ب) المناطق ذات الغطاء الشمسي المرتفع، وإمكانيات الطاقة الشمسية المركزة هي أعلى في المناطق التي تتلقى قدراً كبيراً من الإشعاع العادي، وعادة ما توجد أكثر المناطق شمساً في صحاري دون أرضية ومناطق قاحلة، بما في ذلك الولايات المتحدة الجنوبية الغربية، والصحراء والعربية، وسادس سحابي في تاكاما في شيلي، وجزء كبير من أستراليا والهند وشركة كلو في الشرق الأوسط.

إن الموارد الشمسية العالمية هائلة، إذ تقدر الوكالة الدولية للطاقة أن مجموع الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض في ساعة واحدة يكفي لتلبية الطلب العالمي على الطاقة لسنة كاملة، ومع ذلك فإن تسخير هذه الإمكانات على نطاق واسع لا يتطلب فقط إشعال صالح، بل يتطلب أيضاً أرضاً مناسبة، وإتاحة الوصول إلى الشبكة، ودعماً للسياسات، ويجري بناء الحدائق الشمسية الكبيرة في المناطق الصحراوية، مثل متنزه محمد بن رشيد آل مسعد سولار في دبليو.

الطاقة الفائزة

وتتركز الموارد الشتوية على طول السواحل، وعلى الممرات الجبلية، وعلى السهول الشاسعة الشقيقة حيث يكون تقلص الشبه السطحية، وتجد أفضل المواقع على الشاطئ في البلان الكبرى في الولايات المتحدة، وأخطاء آسيا الوسطى، وكميات الأرجنتين، والمناطق الساحلية في بحر الشمال في أوروبا، وتظهر الرياح البحرية، ولا سيما في بحر الشمال، وبحر البلطيق، وسواحل تايوان، واليابان، والشمال الشرقي الأكثر تواتراًاًاًاًاًاًاًاً،

وقد تحسنت تكنولوجيا التربين بشكل كبير، حيث ترتفع أعداد المروجين والأبراج الطويلة التي تسمح لمزارع الرياح بتجميع رياح أقوى وأقل اضطرابا على ارتفاعات أعلى، مما أدى إلى فتح مناطق جديدة للتنمية، مثل المناطق الحرجية التي كانت تعتبر غير ملائمة في البداية، ومع ذلك فإن القرارات التي تتخذ في أماكن الجلوس لا تزال قائمة على خرائط محلية مفصلة للأرياح، وتقييمات الأثر البيئي، وقبول المجتمعات المحلية، وعلى وجه الخصوص، فإن الرياح الساحلية آخذة في التوسع بسرعة بسبب ارتفاع الطلب وقربها من المناطق الساحلية.

الطاقة الكهرمائية

وتتوقف الطاقة الكهرمائية على الركض الموثوق به من التهطال وصهر الثلج، وتتوفر أعلى الإمكانات في المناطق الجبلية التي ترتفع فيها الأمطار، مثل الهيمالايا (نيبال وبوتان والصين) والأنديز (كولومبيا والبرازيل وبيرو) والآبار الأوروبية وشمال غرب أمريكا الشمالية، وتحتاج محطات توليد الكهرباء إلى تدفق مستدام، بينما يمكن أن تُدير أكبر شبكات الكهرباء القائمة على الخزان التغير الموسمي من خلال تباطؤ فترات المياه.

وقد أدى هذا التغير إلى تغيير هذه الأنماط، حيث إن " تقرير التقييم السادس " الصادر عن اللجنة الدولية المعنية بتغير المناخ، يشير إلى أن تراجع الجليد في منطقة هندو كوش هيمالايا، وأنديز سيقلل من توافر المياه في الأجل الطويل في الطاقة الكهرمائية، وقد انخفضت عوامل القدرة على توليد الطاقة الكهرمائية في مناطق كثيرة بسبب الجفاف، وعلى سبيل المثال، فإن معدلات توليد الكهرباء في منطقة شمال شرق كاليفورنيا شديدة الارتداد(21).

الطاقة الحرارية الأرضية والطاقة الأحيائية

وترتبط الطاقة الحرارية الأرضية بالنشاط التكتوني والمناطق البركانية، وتعتمد أعلى إمكاناتها على حركة النار في المحيط الهادئ )اندونيسيا والفلبين ونيوزيلندا والولايات المتحدة الأمريكية واليابان(، وشرق أفريقيا )كينيا، اثيوبيا(، وآيسلندا، حيث إن الطاقة الحرارية الأرضية ليست معتمدة على الطقس، وتوفر الطاقة الأساسية، ولكن نطاقها الجغرافي محدود، وتهدف نظم الطاقة الحرارية الأرضية المعززة إلى توسيع هذه المرحلة عن طريق تحويل المياه إلى نباتات سريعة.

Impact of Climate Change on Renewable Resources

ويغير تغير المناخ النظم الجوية والهيدرولوجية التي تحكم توافر الموارد المتجددة، وفي حين أن بعض المناطق قد ترى زيادة في الإمكانات - على سبيل المثال، أو في مواسم النمو الأطول للكتلة الأحيائية أو زيادة سرعة الرياح في بعض المناطق البحرية - تواجه قدراً أقل من الموثوقية وقابلية أكبر للتباين بين السنوات، وفيما يلي، ندرس الآثار الرئيسية على كل مورد، استناداً إلى آخر التقييمات العلمية.

الطاقة الشمسية في ظل مناخ دافئ

ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في المحيط إلى خفض طفيف في كفاءة الفولط (نحو 0.4 في المائة لكل درجة مئوية)، ولكن هذا التأثير صغير بالمقارنة مع التغيرات في الغطاء السحابي والهباء الجوي في الغلاف الجوي، وفي كثير من المناطق، قد يتفاوت مشروع النماذج المناخية في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى زيادة الغطاء السحابي في بعض مناطق خط العرض، ولا سيما في الشتاء.

وثمة عامل آخر ناشئ هو دخان وإغبار حرائق برية، وفي غرب الولايات المتحدة وأستراليا وسيبيريا، فإن إطلاقات الحرائق المتواترة والمكثفة التي يمكن أن تقلل من الناتج الشمسي بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة لأسابيع، وبالمثل، فإن عواصف الغبار الصحراوي في الشرق الأوسط والهند يمكن أن تظل لوحات المعاطف وضوء الشمس المبعثرة، ويمكن أن تؤدي نظم التنبؤ المتقدمة ونظم التنظيف الآلية إلى تخفيف بعض هذه الآثار، ولكن الاتجاهات الطويلة الأجل في الحمل الجوي لا تزال متين.

Wind Energy Changes

وتتأثر أنماط الرياح بتدرج درجة الحرارة بين خط الاستواء والأعمدة، الذي ينخفض مع دفء القطب الشمالي أسرع من بقية الكوكب، ومن المتوقع أن يؤدي هذا الضعف في التدرج الحراري إلى الحد من سرعة الرياح في وسط المحيط القريب من السطح، ولا سيما في الصيف، وتظهر عدة دراسات تستخدم فيها أحدث النماذج المناخية انخفاضا بنسبة تتراوح بين 5 و 15 في المائة في سرعة الرياح السنوية على مساحة تبلغ نحو أكبر 20 من الأرض في شمال الكرة الأرضية.

والآثار المترتبة على ذلك بالنسبة لمطوري مزارع الريح كبيرة: فالمشاريع التي أبرمت اتفاقات لشراء الطاقة استنادا إلى بيانات الرياح التاريخية قد تكون أقل أداء في ظل الظروف المقبلة، وقد يلزم تكييف تصميمات توربين لكي تعمل بكفاءة في سرعة الرياح المنخفضة، في حين أن المواقع البحرية في المناطق الهامشية سابقا يمكن أن تصبح أكثر جاذبية، كما أن مشغلي الخضر سيحتاجون أيضا إلى تعديل توقعاتهم المتعلقة بتوافر الطاقة الريحية.

القدرة على تحمل الطاقة الكهرمائية

وتتأثر الطاقة الكهرمائية بشدة بالتغيرات في توقيت وحجم الجرعة، إذ تشهد مناطق جبلية كثيرة انخفاضا في أكياس الثلج، وبطيخة الثلج السابقة، وحدث تهطال أكثر حدة تؤدي إلى الفيضانات بدلا من التدفق المطرد، وتظهر تقارير الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ أن إسقاطات الطاقة الكهرمائية قبل الارتفاع بدرجتين من الدرجة الثانية، قد تشهد انخفاضا حادا بنسبة تتراوح بين ٢٠ و ٤٠ في المائة في المائة في عرض الصيف، وذلك بسبب متوسط العمر المتوقع في فترة القرن الثاني.

وفي الوقت نفسه، يمكن أن تزيد أحداث سقوط الأمطار في بعض المناطق من حجمها السنوي، ولكن هذا كثيرا ما يصل إلى طلقات مركزة يصعب استيعابها وتحمل مخاطر السلامة من سد السدود، كما أن معدلات الترسب آخذة في الازدياد في العديد من مستجمعات المياه بسبب الحرائق البرية والتحات الجليدي، مما يقلل من قدرة الخزان على مر الزمن، وهذه التحديات تؤدي إلى تحول في نظم التصريف ذات السعة الأصغر حجما وإلى إدماج الطاقة الكهرمائية في الطاقة الشمسية.

التأثيرات الحرارية الأرضية والطاقة الأحيائية

وتتأثر الطاقة الحرارية الأرضية إلى حد كبير بالتغيرات المناخية القصيرة الأجل لأنها تتحول إلى مصادر حرارة عميقة، غير أن توافر المياه الجوفية في الأجل الطويل يمكن أن يصبح مسألة في المناطق التي يقل فيها الإستخراج الثقيل من طاولة المياه أو التي يقل فيها الجفاف من التغذية بالنسبة للنظم الحرارية المائية.() وقد تواجه النظم الحرارية الأرضية المعززة، التي تتطلب حقنة كبيرة من المياه، منافسة مع الاستخدامات الأخرى للمياه في المناطق القاحلة.

استراتيجيات لنشر الطاقة المتجددة

ولضمان أن تكون نظم الطاقة المتجددة قادرة على توفير طاقة موثوقة وميسورة التكلفة حتى مع تطور الظروف المناخية، يجب على المخططين والمشغلين وواضعي السياسات أن يعتمدوا مجموعة من استراتيجيات التكيف والتخفيف، وهي تشمل الابتكار التكنولوجي، وإعادة تصميم الشبكات، وآليات السوق، والإدارة المستدامة للموارد.

تنويع مصادر الطاقة

فالاستناد إلى موارد متجددة واحدة يزيد من قابلية التأثر بتغير المناخ، إذ أن حافظة متنوعة تشمل الطاقة الشمسية والريحية والطاقة الكهرمائية والطاقة الحرارية الأرضية والغاز الطبيعي المرن أو التخزين يمكن أن تسهل الإمداد عبر أنماط الطقس والجداول الزمنية، وعلى سبيل المثال، فإن مزيج من الريح البحرية والشمس والوصلات المشتركة بين أوروبا يوفر بعض المرونة في مواجهة " الجفاف المطول " الذي يمكن أن يدوم أسابيع.

كما أن التنوع يعني الانتشار الجغرافي للموجودات المتجددة في مختلف المناطق المناخية، ويمكن أن تكمل مزرعة شمسية في جنوب غرب الصحراء الرياح في البلاستيك الكبير والطاقة الكهرمائية في شمال غرب المحيط الهادئ، مما يقلل من الفرق العام في الحافظة، ويواصل مشترون الشركات مثل غوغل والأمازون على نحو متزايد استراتيجيات متعددة القارات في مجال المشتريات المتجددة لضمان توافر الطاقة النظيفة على مدار الساعة.

تخزين الطاقة المتقدم

(ب) تخزين الطاقة هو عامل حاسم في الشبكات العالية التجديد: يجب أن تُنشر بطاريات ليثيوم -يون في تخزين قصير المدة (1-4 ساعات)، تغطي ارتفاع الطلب والتقلبات الشمسية/الريحية، ولا يزال تخزين الهيدروجين المأهولة يهيمن على تكنولوجيا طويلة الأجل، ويُمثل أكثر من 90 في المائة من القدرة على تخزين الطاقة على الصعيد العالمي، غير أن الهواء المكبّد، وبطاريات التدفق، والهيدروجين الصيفي الأخضر، آخذة في الظهور كخيارات

وتسير الابتكارات في مجال التخزين بسرعة، وتعود البطاريات ذات الدول الصلبة بزيادة كثافة الطاقة وسلامتها، في حين أن تكنولوجيات الطول التي تستخدم كيميائيات الحديد أو الخزن الحراري في أملاح الرمل يمكن أن توفر 10 إلى 100 ساعة من التصريف، ويصبح تكامل التخزين مع مصادر الطاقة المتجددة في محطات " الهجينة " المترابطة ممارسة شائعة، مما يتيح للمشغلين الحصول على استقرار الرياح في منتصف النهار أو الليلي، وإرسالها خلال فترات عالية.

تحديث المظالم والتقلب

إن تحسين شبكات نقل الموارد لربط المناطق الغنية بالموارد بمراكز الطلب يقلل من حدة التقلص ويحسن الموثوقية، ويجري بناء خطوط عالية الفولطية المباشرة في المناطق الحالية لنقل الطاقة الريحية من بحر الشمال إلى جنوب أوروبا، والشمس من الصحراء إلى أوروبا عن طريق مشاريع مثل " سينكتس " ، وفي الولايات المتحدة، يجري تعزيز الروابط بين المناطق الغربية والشرقية وبين ممرات تخزين جديدة في المناطق الجزرية ذات الغطاء الحرفي من أجل الانتقال من المناطق الريفية إلى مناطق العرض.

وتمتد المرونة الغامضة إلى ما بعد نقل الطلب، إذ أن برامج الاستجابة للطلب التي تحول الأحمال الصناعية أو السكنية إلى أوقات عالية من الإنتاج المتجدد يمكن أن تقلل من الحاجة إلى التخزين والتوليد الاحتياطي، وتظهر اللافقاريات الذكية، والتحكم في المركبات الكهربائية، ومضخات الحرارة مع التخزين الحراري، كلها عوامل مرنة في الطلب، فالشبكة اليابانية، مثلاً، تستخدم مزيجاً من التخزين المضخة والاستجابة للطلبات من أجل إدماج المستويات العالية من الفولطام في الفولطام، بينما تستخدم النرويج البرمجيات التجارية عبر الحدود.

الإدارة المستدامة للمياه من أجل الطاقة الكهرمائية

وبالنسبة للطاقة الكهرمائية، فإن الإدارة المتكاملة للمياه التي تعتبر الاستخدامات المتنافسة )الزراعة، مياه الشرب، النظم الإيكولوجية( ضرورية، كما أن تكييف عمليات المستودعات بحيث تضاهي أنماط التدفق المتغيرة - مثل تخزين المزيد من المياه أثناء صهر الثلج المبكر أو إطلاق أقل أثناء تخفيف آثار الجفاف - الكان، كما أن الاستثمار في التخزين المضخ مع تصميمات مغلقة لا تعتمد على أجسام المياه الطبيعية يوفر تكيفا آخر.

تصميم السياسات والأسواق

وتلعب الحكومات دوراً رئيسياً من خلال تحديث تقييمات الموارد من أجل إدراج التوقعات المناخية، وتقديم حوافز لمشاريع التخزين والهجين، وتنفيذ تسعير الكربون من أجل استيعاب تكاليف الوقود الأحفوري، ويتضمن توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الطاقة المتجددة الثالث أحكاماً للتعاون عبر الحدود ودعم تخزين الطاقة، وفي الولايات المتحدة، يوفر قانون الحد من التضخم ائتمانات ضريبية لمقدمي خدمات التخزين الاحتياطية ولإنشاءات تخزين الطاقة المتجددة بدلاً من توفير عقود طويلة الأجل.

ومن المهم بنفس القدر إدماج المخاطر المناخية في تقييم المشاريع المالية، ويطالب المستثمرون والمقرضون بصورة متزايدة بتحليل سيناريوهات المناخ بالنسبة لمشاريع الطاقة المتجددة، ولا سيما بالنسبة للمزارع الكهرمائية والريحية في المناطق الضعيفة، ويصبح إطار فرقة العمل المعنية بالكشف عن البيانات المالية المتصلة بالمناخ معياريا، مما يدفع المطورين إلى الكشف عن الكيفية التي يمكن أن تؤثر بها المخاطر المادية على الإنتاج على حياة المشروع.

وفي الختام، فإن توزيع وتأثير الموارد المتجددة في مناخ دافئ ليس حقيقة ثابتة، بل هو تفاعل دينامي يتطلب الرصد المستمر والتخطيط التكييفي والابتكار التكنولوجي، ومن خلال تنويع حافظات الطاقة، والاستثمار في مرونة التخزين والشبكات، وإدارة المياه على نحو مستدام، ومواءمة السياسات مع التوقعات المناخية، يمكن لمجتمع الطاقة العالمي أن يسخر الإمكانات الهائلة للمتجددات، مع بناء القدرة على التكيف مع التحولات المناخية التي يقصد بها هذه الموارد نفسها أن تقاوم الازدهار المستقبل.