4 مسارات تدعم الانتقال إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون عالميًا (تقرير)

يراهن خبراء البيئة على أنظمة الكهرباء خالية الكربون، لتخليص العالم من التلوث وغازات الاحتباس الحراري التي تهدد زيادتها في الغلاف الجوي بأسوأ الكوارث المناخية المحتملة، خاصة أن الوقود الأحفوري يهيمن على غالبية إنتاج الكهرباء.

وطرح خبراء التحليل في المنتدى الاقتصادي العالمي 4 مسارات أساسية لازمة لانتقال العالم من أنظمة الكهرباء الكربونية المألوفة إلى نظيرتها المحايدة أو الخالية تمامًا من الكربون.

وتصطدم طموحات الوصول إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون بحقائق صلبة يصعب تغييرها بسهولة، فما زال الوقود الأحفوري يهيمن على إنتاج الكهرباء عالميًا بنسبة 76%، وفقًا لما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

كما تصطدم خطط إزالة الكربون من قطاع الكهرباء بتحديات نمو انبعاثات محطات الوقود الأحفوري مرة أخرى عام 2022، بنسبة 1.8%، بعد هدوئها خلال جائحة كورونا عام 2020.

1- التخلص من الفحم والغاز

يستند أول مسار في الوصول لأنظمة الكهرباء خالية الكربون إلى التخلص التدريجي من توليد الكهرباء باستعمال الفحم والغاز بلا هوادة (دون استعمال تقنية احتجاز الكربون وتخزينه)، لأن هذه الطريقة هي الأكثر كثافة للكربون.

وتتسبّب هذه الطريقة في 70% من إجمالي انبعاثات قطاع الكهرباء، إذ ينبعث منها عناصر الزئبق (معدن ثقيل سام)، وأكسيد النيتروجين المساهم الرئيس في ظاهرة الضباب الدخاني، إلى جانب جزيئات الكربون الخطيرة المعروفة بـ"السخام".

لهذا السبب تشدد كل المبادرات العالمية على ضرورة الاستغناء عن محطات الكهرباء العاملة بالفحم، ووقف التراخيص الجديدة تدريجيًا، بوصفها عملية لا مفر منها للوصول إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون.

وبلغت حصة الفحم في توليد الكهرباء قرابة 37% عام 2019 (قبل جائحة كورونا)، واستمر نمو إسهامه في مزيج الكهرباء العالمي، مع زيادة الطلب، لا سيما في البلدان كثيفة السكان المعتمدة على الفحم مثل الصين والهند.

ولا يمكن تحقيق سيناريو خفض درجات الحرارة العالمية إلى 1.5 درجة مئوية والوصول إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون إلا بتخفيض الاعتماد على الفحم بصورة حازمة إلى 2.5% على الأكثر بحلول عام 2030، تمهيدًا للتخلص منه نهائيًا بحلول 2040.

ويوضح الرسم التالي -من إعداد وحدة أبحاث الطاقة- مزيج الكهرباء العالمي، والفحم في المقدمة حتى 2022:

وزاد التوليد عبر الفحم بنسبة 8% عام 2021، بعد انخفاضه خلال جائحة كورونا (2020)، كما صعد بنسبة 2% عام 2022، مدفوعًا بمخاوف أمن الطاقة بعد الحرب الروسية الأوكرانية.

كما تتزايد أهمية التخلص التدريجي من محطات الكهرباء العاملة بالغاز الأحفوري بحلول 2045 على مستوى العالم، وقبل عام 2035 في الدول الغنية، لإسهامها في 25% من انبعاثات قطاع الكهرباء عالميًا.

وارتفعت حصة الغاز الأحفوري في توليد الكهرباء إلى 24% حتى عام 2019، ثم انخفضت ببطء منذ جائحة كورونا لتصل إلى 22% في عام 2022، بعد الأزمة الروسية الأوكرانية.

2- التوسع في الطاقة المتجددة

يختص المسار الثاني في بناء أنظمة الكهرباء خالية الكربون بضرورة التوسع الكبير والسريع في توليد الكهرباء من المصادر المتجددة لأهميتها في خفض انبعاثات قطاعات الصناعة والنقل والمباني.

وتراجعت تكاليف الطاقة المتجددة -لحسن الحظ- بنسبة 75% خلال العقد الماضي، وسط توقعات بانخفاضها أكثر من ذلك مع تطور تقنياتها، ما يرجح ارتفاع حصتها في مزيج الكهرباء العالمي بسرعة بحلول 2030 وما بعده.

وتضاعفت قدرة الطاقة المتجددة 3 مرات خلال المدّة من عام 2000 وحتى 2022، كما أصبح أكثر من ثلثي الكهرباء المولدة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية أكثر جدوى من الوقود الأحفوري من حيث التكلفة.

ورغم ذلك، ما تزال طاقة الرياح والطاقة الشمسية تستحوذان على حصة صغيرة نسبيًا في مزيج الكهرباء العالمي بنسبة 10% عام 2021، قبل أن ترتفع إلى 12% عام 2022.

ونما توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية بنسبة 25% سنويًا خلال السنوات الـ5 الماضية، في حين نما توليد الرياح بنسبة 14% سنويًا خلال المدة نفسها.

وتشير بيانات الطاقة المتجددة إلى أنها تسير على الطريق الصحيح، لكنها تحتاج إلى دفعها بصورة أسرع، بالتوازي مع مسارات كهربة قطاعات الصناعة والنقل، ما يجعلها محل رهانات كبيرة بحلول 2030، وما بعده.

ويؤيد النظرة الاستشرافية المتفائلة بصعود الطاقة المتجددة اتساع نطاق السياسات الداعمة في أغلب دول العالم، لا سيما في الولايات المتحدة وأوروبا والصين، أكبر المتنافسين في تطوير أنظمة الكهرباء خالية الكربون.

وأقرت الولايات المتحدة أكبر حزمة حوافز ضريبية للطاقة المتجددة في تاريخها بقيمة 370 مليار دولار عبر قانون خفض التضخم (أغسطس/آب 2022)، كما أبدى الاتحاد الأوروبي استجابة أقوى لدعم أنظمة الكهرباء خالية الكربون أوائل عام 2023، عبر إقرار خطة الصفقة الخضراء الصناعية.

ورغم ذلك، ما زالت الصين تقود العالم في الإنفاق على دعم أنظمة الكهرباء خالية الكربون، الذي بلغ 546 مليار دولار في عام 2022، وفقًا لما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

3- تحديث الشبكات وتوسيع نطاق التخزين

يركز المسار الثالث للوصول إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون، على ضرورة تحديث الشبكات الكهربائية وتوسيع نطاق التخزين وإدارة الطلب بما يتلاءم مع مصادر الطاقة المتجددة ذات الطبيعة المتقلبة.

وتتطلب مشروعات التوليد من طاقة الرياح والطاقة الشمسية نهجًا مختلفًا لإدارة الكهرباء والبنية التحتية للشبكة وقدرات التخزين، إلى جانب التحسب لزيادة الطلب في قطاعات الصناعة والنقل والتدفئة المنزلية.

وتمثّل أنظمة تخزين الكهرباء الحل الأمثل لموازنة العرض والطلب المتغيرين حال التوسع في الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة، التي ستحتاج بدورها إلى نشر بطاريات كبيرة السعة على نطاق المرافق لضمان أمن الشبكة المتقلبة حسب ظروف الشمس والرياح.

وتواجه صناعة بطاريات التخزين مشكلة في اعتمادها على الليثيوم الذي تنطوي عمليات تعدينه على مخاطر بيئية، سواء في البر أو البحر، وسط مخاوف من تلوث الهواء والمياه الجوفية في محيط مناجم التعدين، إلى جانب مخاوف أخرى من تدمير النظام البيئي للكائنات البحرية، بسبب عمليات البحث عن المعادن الأرضية النادرة في قيعان البحار والمحيطات.

ويراهن خبراء المنتدى الاقتصادي العالمي على حلول تخزين الكهرباء الأخرى، مثل حلول تخزين الطاقة الحرارية وخلايا وقود الهيدروجين وأنواع أخرى من البطاريات الكيميائية غير المعتمدة على المعادن الأرضية النادرة، من أجل تعزيز أنظمة الكهرباء خالية الكربون.

ويحتاج مسار تحديث الشبكات الكهربائية إلى زيادة الاستثمار في خطوط نقل الكهرباء على مسافات طويلة، لنقل التيار من مزارع الرياح ومحطات الطاقة الشمسية البعيدة.

وبلغ حجم الاستثمار في شبكات نقل الكهرباء قرابة 104 مليارات دولار عام 2016، ثم انخفض إلى 88 مليار دولار عام 2019، ثم زاد إلى 91 مليار دولار عام 2020، لكنه ما زال بحاجة إلى زيادة أكبر تلبي مسارات الطاقة المتجددة المتصاعدة.

ويكمل هذا المسار رفع كفاءة استهلاك الكهرباء في تدفئة المنازل وتشغيل السيارات الكهربائية، فكل ميغاواط ينجح الأفراد في توفيره يساعد بلادهم على تجنب دفع تكلفة ميغاواط إضافية في جانب التوليد، ويسرع الانتقال نحو أنظمة الكهرباء خالية الكربون.

4- ضمان الوصول الشامل إلى الكهرباء

يركز المسار الرابع في حلم الوصول إلى أنظمة الكهرباء خالية الكربون على ضرورة تأمين حصول أغلب البشر على الكهرباء النظيفة بدرجة ثقة أعلى وأسعار معقولة في حدود قدراتهم المالية.

فعلى الرغم من حصول 1.14 مليار شخص إضافي على الكهرباء خلال العقد الماضي، فإن الوصول الشامل ما زال أملًا بعيد التحقق، فقد بلغ عدد المحرومين من الكهرباء عالميًا قرابة 675 مليون نسمة بنهاية 2021.

ويزداد الأمر سوءًا في بعض البلدان النامية والفقيرة التي لا تزيد نسبة السكان المتصلين بالكهرباء فيها على 25%، كما هو الحال في جنوب السودان ومالاوي والنيجر، وفقًا لما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

ويؤثر عجز الدول عن تلبية الكهرباء للمواطنين والصناعات في إضعاف اقتصادها وضياع فرص التنمية أو تأخرها لسنوات طويلة، كما يؤدي انقطاع التيار الكهربائي المتكرر إلى خسائر فادحة للبلدان النامية.

وكلف انقطاع التيار الكهربائي المتكرر، باكستان، قرابة 18 مليار دولار سنويًا، ما يعادل 6.5% من ناتجها المحلي الإجمالي، وفقًا لتقديرات المنتدى الاقتصادي العالمي.

وتشير أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة إلى ضرورة التزام قادة الدول بتحقيق الوصول الشامل للكهرباء بحلول 2030، ما يعني أن كل البشر في العالم سيكونون متصلين بالكهرباء في غضون 7 سنوات.

ورغم ذلك، لا تبشّر الإجراءات المتبعة في هذا المسار على مستوى الدول، بأن هذا الهدف يمكن تحقيقه بحلول 2030، ما يعني أن 660 مليون شخص ربما سيظلون محرومين من الكهرباء بنهاية 2030.

وتقدّر وكالة الطاقة الدولية حجم الاستثمارات اللازمة لتحقيق هذا الهدف بحلول 2030، بما يعادل 35 مليار دولار سنويًا بداية من الآن، وفقًا لما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

موضوعات متعلقة...

• توليد الكهرباء المتجددة في أميركا يتجاوز الفحم للمرة الأولى
• سعة الكهرباء النظيفة في أميركا تقفز إلى 90% بحلول 2030
• وكالة الطاقة الدولية تتوقع ارتفاعًا قياسيًا لقدرة الكهرباء المتجددة في 2023 و2024

اقرأ أيضًا..

• 3 أسباب تجعل المضخات الحرارية "حصانًا رابحًا" للتدفئة والتبريد
• استثمارات الطاقة النظيفة تحتاج إلى الارتفاع 3 مرات في الدول الناشئة والنامية (تقرير)
• ما هو الفحم؟.. 10 محاور تسرد قصة حياة الوقود المنبوذ بيئيًا (تقرير)