أستراليا .. حل من القرن الـ 20 لمشكلة الطاقة في القرن الـ 21

احتاجت عملية اختراق منطقة الجبال الثلجية Snowy Mountains إلى 100 ألف عامل بناء، ومدة ربع قرن من أجل إنشاء أكبر مشروع للطاقة الكهرومائية في أستراليا. هذا المشروع الشاسع على مستوى البلاد يربط تسع محطات لتوليد الطاقة الكهربائية و16 سدا من خلال شبكة طولها 145 كيلومترا من الأنفاق وخطوط الأنابيب، ما يوفر مياه الري والطاقة التي ساعدت على تحويل اقتصاد البلاد منذ أن بدأ المشروع في العمل في عام 1974.
الآن، وبعد مرور نحو نصف قرن، فإن الحكومة المنتخبة حديثا في أستراليا تضع محطة سنوي Snowy الكهرومائية المملوكة للدولة في طليعة عملية تحول أخرى في مجال الطاقة، من خلال تحويلها إلى بطارية ضخمة تعمل بطاقة المياه، بحيث تساعد على الحفاظ على ديمومة الطاقة الكهربائية في الوقت الذي يشهد فيه البلد تحولا من استخدام شبكة الكهرباء، التي تعتمد أساسا على استخدام أنواع الوقود الأحفوري إلى شبكة مبنية على أساس استخدام الطاقة المتجددة.
يقول بول بورد، الرئيس التنفيذي لمشروع سنوي للطاقة الكهرومائية، الذي أربك النقاد من خلال إقناع كانبيرا بدعم عملية التوسع التي تزيد تكلفتها على خمسة مليارات دولار أسترالي (3.5 مليار دولار أمريكي)، والتي رفضت فقط قبل عقد من الزمن لأنها عملية مكلفة فوق الحد ومحفوفة بالمخاطر: "نحن نراهن بكامل الشركة على هذا المشروع. لا يمكننا الحصول على مصادر الطاقة المتجددة دون وجود مخزون كاف، وأفضل شكل للتخزين هو الماء".
يبلغ عمر تكنولوجيا الضخ المائي قرنا من الزمن، وهي توفر نحو 95 في المائة من مخزون الطاقة في العالم المرتبط بأنظمة شبكات الكهرباء. تعمل هذه التكنولوجيا من خلال استخدام الطاقة الزائدة أو الطاقة الرخيصة خلال الأوقات، التي تقع خارج الذروة لضخ الماء إلى الأحواض المائية ذات المنسوب المرتفع، ومن هناك يمكن إطلاقها لتوليد الكهرباء عندما يكون الطلب أو الأسعار في أعلى مستوى. من المتوقع أن تتسارع الحاجة إلى المخزون بشكل هائل مع تزايد التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة - وبينما أثير الكثير من المبالغة حول جدوى بطاريات الليثيوم، من المتوقع أن تبقى تكنولوجيا الضخ المائي هي العمود الفقري لثورة الطاقة المتجددة.
يقول المؤيدون للفكرة، إن تكنولوجيا الضخ المائي تمثل حلا من القرن الـ20 لمشكلة في القرن الـ21: يمكن سد الفجوة وتوفير الكهرباء بشكل مستمر، عند استخدام المصادر المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. بالنسبة لأنصار هذه التكنولوجيا، سيصبح مشروع (سنوي 2.0) - الذي من المقرر أن يكتمل بحلول عام 2025 – بمنزلة واجهة بارزة للتكنولوجيا ومصدر تشجيع للبلدان الأخرى، لكي تبدأ عملية التحول إلى شبكة تعتمد بشكل تام على الطاقة الخضراء.
هذا المشروع هو حجر الزاوية في سياسة الطاقة لدى كانبيرا، التي تنتقدها الأحزاب المعارضة والشركات وجماعات البيئة لافتقارها إلى الاتساق. الائتلاف المحافظ بقيادة رئيس الوزراء، سكوت موريسون، مؤيد قوي لاستخدام الفحم، الذي لا يزال يولد 60 في المائة من حاجة البلاد من الكهرباء، وكان أكبر مورد للصادرات في العام الماضي ـ بلغت قيمتها 69 مليار دولار أسترالي.
لكن وجود استثمارات بقيمة 31 مليار دولار أسترالي في مصادر الطاقة المتجددة، بسبب انخفاض الأسعار واستئناف العمل على تحقيق هدف الطاقة الخضراء المحدد من قبل حكومة حزب العمال السابقة، يعمل على تغيير مزيج الطاقة في البلاد.
يجري الآن توليد ما يزيد قليلا على خمس حاجة أستراليا من الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة. على مدى العامين الماضيين استخدمت البلاد آلية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بمعدل أسرع خمس مرات من استخدام الولايات المتحدة، أو الصين، أو الاتحاد الأوروبي على أساس نصيب الفرد. وهذا التحول عن استخدام الفحم، مصدر الكهرباء الموثوق الذي يمتاز بسهولة النقل، إلى استخدام طاقة الرياح والطاقة الشمسية المتقطعة، إضافة إلى الضعف في شبكات النقل وعدم وجود مخزون، جعل نظام الطاقة عرضة للمشاكل.
حالات انقطاع التيار الكهربائي على مستوى الولايات في جنوب أستراليا في عام 2017 وفي فكتوريا في كانون الثاني (يناير) كشفت كيف أصبح النظام الكهربائي في البلاد مكشوفا في أوقات ذروة الطلب وسط تساؤلات حول مدى موثوقية محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الأحوال الجوية السيئة.
نواب التحالف مارسوا ضغطا من أجل بناء محطة جديدة لتوليد الكهرباء تعمل بالفحم لتحقيق الاستقرار في النظام، لكن ليس هنالك دعم يذكر لمشروع مثير للجدل من هذا القبيل، نظرا للحاجة إلى الحد من الانبعاثات. الائتلاف الذي وجد نفسه أمام معضلة سياسية تحول إلى مشروع سنوي للطاقة الكهرومائية لتوفير مخزون كاف لتعزيز مرونة الشبكة عندما لا تشرق الشمس، أو لا تهب الرياح.
يقول أندرو بليكرز، أستاذ الهندسة في الجامعة الوطنية الأسترالية: "أستراليا واحدة من أولى البلدان التي توجهت نحو استخدام نظام طاقة متجددة يستند إلى الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، لذلك نحن من ناحية معينة الرائد الدولي في التحول نحو الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مستقبلا. مشروع سنوي للطاقة الكهرومائية مهم، لأننا إن لم نعمل على توفير مزيد من مخزون الطاقة، فإن نظام الكهرباء سيتعرض لمأزق خطير بحلول منتصف العشرينيات من هذا القرن".
تبدأ الأرض بالاهتزاز وصوت الهدير المرتفع يرغم الناس على استخدام سدادات الأذن عندما يبدأ جاي بوردمان بتشغيل واحد من ستة مولدات تعمل في محطة توليد الكهرباء "توموت 3" التابعة لمشروع سنوي هايدرو. تحت السطح، تندفع آلاف الأمتار المكعبة من المياه عبر أنابيب ضخمة تصل إلى خزان موجود في أعلى جبل قريب، لتتولى تدوير التوربينات وتوليد الطاقة الكهربائية. يمكن نقل الكهرباء إلى الشبكة في غضون ثوان قليلة.
منذ أن تم الإعلان عن مشروع "سنوي 2.0" من قبل الحكومة، انشغل موظفو المحطة بإقامة الدليل أمام رجال السياسة ووسائل الإعلام وغيرهم من الشخصيات البارزة الأخرى على أن منشأة ضخ الطاقة المائية القائمة حاليا لدى الشركة تساعد منذ الآن على ديمومة وصول الكهرباء إلى عاصمة البلاد، كانبيرا، التي تبعد نحو ساعتين بالسيارة. تتضمن الخطة توليد كمية كهرباء إضافية بمقدار ألفي ميجاواط وزيادة كمية المخزون الكهربائي أربع مرات -وهي سعة تكفي لتزويد نصف مليون منزل بالكهرباء بشكل مستمر لفترة أسبوع تقريبا. التحديثات التي تشمل بناء محطة لتوليد الكهرباء تحت الأرض وأنفاق بطول 27 كيلومترا، من شأنها أن تجعل المشروع واحدا من أكبر منشآت التخزين بالضخ في العالم.
يقول بوردمان، مدير المنطقة في سنوي هايدرو: "جمال هذا المشروع هو أنه مصدر للطاقة المتجددة متوافر عند الطلب. لذلك عندما تحتاج السوق إلى الكهرباء نستخدم ببساطة المياه التي نحتفظ بها في المخزن العلوي لتشغيل التوربينات في هذه المحطة، ما يوفر الكهرباء للسوق. عندما تقوم جميع الوحدات الست بالضخ، سيكون هنالك ما يكفي من المياه المتدفقة عبر المحطة لملء بركة سباحة يبلغ حجمها حجم ملعب الألعاب الأولمبية كل ثانيتين".
فشلت تلك الأرقام العجيبة في إثارة إعجاب النقاد الذين يقولون، إن هذا المشروع الضخم الذي تمتلكه الدولة ليس محفوفا بالمخاطر فحسب، وإنما أيضا يزاحم ويعمل على إخراج مشاريع الضخ المائي الأكثر كفاءة من حيث التكلفة. ويقول آخرون، إن تكنولوجيات التخزين التنافسية، مثل المحطات التي تعمل ببطاريات الليثيوم وآليات تخزين الطاقة الحرارية الشمسية، إضافة إلى تزايد الاستثمار في شبكات النقل، يمكن أن توفر حلا أكثر فعالية من حيث التكلفة.
يقول توني وود، خبير الطاقة الذي يعمل لدى معهد جراتان، وهو مركز فكري مستقل مقره ملبورن: "ينبغي لمشروع سنوي 2.0 أن يهيمن على سوق التخزين، ما يضعه في موقف قوي جدا بالنسبة لشركة مملوكة للدولة".
ويضيف قائلا: "إنه يشكل أيضا خطرا كبيرا على دافعي الضرائب"، مستشهدا بالصعوبات الفنية التي تظهر عند حفر الأنفاق وإمكانية أن تصبح الإدارات الحكومية في المستقبل أقل دعما لقطاع الطاقة المتجددة - وهي خطوة من شأنها الحد من الطلب في المستقبل على المخزون.
في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي كان يتم عادة نشر الطاقة المائية باستخدام أسلوب الضخ من قبل منشآت ومرافق مملوكة للقطاع العام، جنبا إلى جنب مع محطات توليد الكهرباء باستخدام الفحم أو الطاقة النووية، التي كانت توفر الكهرباء بتكلفة منخفضة لضخ الماء إلى أعالي التلال في الليل وخلال الأوقات خارج فترات الذروة، التي يمكن بالتالي استخدامها عندما يرتفع الطلب من قبل المستهلكين. لكن مع قيام الشركات بنشر استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الشبكات الوطنية، بدأ مخزون الضخ يتمتع بنهضة باعتباره وسيلة للمساعدة في تحقيق استقرار الأنظمة الكهربائية.
تستثمر الصين في ضخ المياه لتوليد الطاقة بمعدل سريع، حيث نشرت 15 ألف ميجاواط، أو نحو عشر الطاقة العالمية على مدى العقد الماضي. ومن المتوقع بناء 50 ألفا من سعة التخزين البالغ حجمها 78 ألف ميجاواط، التي من المقرر تركيبها عالميا على مدى العقد المقبل، وفقا للجمعية الدولية للطاقة الكهرومائية.
كذلك تعمل إسبانيا والولايات المتحدة الآن على بناء محطات جديدة للطاقة المائية من أجل تعزيز المخزون. لكن الاستثمار أصبح أبطأ في البلدان الغربية، حيث يقول أنصار الطاقة المائية، إن جمع التمويل للمشاريع بات أكثر تعقيدا، بسبب ارتفاع التكاليف الرأسمالية الأولية، والفترات الزمنية الطويلة التي يحتاج إليها البناء وصعوبة التنبؤ بالإيرادات المستقبلية، خاصة في أسواق الطاقة المحررة.
وحذرت اللجنة الدولية للطاقة الكهرومائية من أن بعض البلدان تفشل الآن في تحفيز استثمارات "الطاقة الكهرومائية بالضخ" على النحو السليم وتخاطر البلدان الغربية بخطر الخسارة بخصوص حل نظيف وأخضر من أجل إدماج مزيد من مصادر الطاقة المتجددة ضمن الشبكات. يقول ريتشارد تايلور، الرئيس التنفيذي للجنة: "في الوقت الحالي، هناك سباق نحو القاع من حيث تسعير الكهرباء حيث يغلب على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أن تكون هي الأرخص. وهذا يعمل عائقا أمام ضخ المياه ويمكنه زعزعة استقرار الشبكات الوطنية".
في المملكة المتحدة التي تمر بمرحلة انتقالية كبيرة في مجال الطاقة، لا يزال الاستثمار في مخزون الضخ أمرا بعيد المنال، بسبب الافتقار إلى وجود عقود طويلة الأجل وإطار عمل لا يعطي قيمة كافية لخدمات تحقيق الاستقرار في الشبكة المقدمة من التكنولوجيا. الشهر الماضي، انضمت شركة "آي. إل. آي"، التي تعتزم تنفيذ مشروع بتكلفة 500 مليون جنيه استرليني في لوخ نيس، إلى غيرها من شركات تشغيل الطاقة الكهرومائية في الدعوة إلى إجراء عملية تغيير شاملة لقواعد السوق للمساعدة على اجتذاب مزيد من التمويل.
تقول كارين تيرنر، أستاذة في مركز إصلاح الطاقة التابع لجامعة ستراثكلايد ومن الداعين لإضافة مزيد من الطاقة الكهرومائية إلى مزيج الطاقة في البلاد: "قبل تحرير السوق في المملكة المتحدة، كان هناك مزيد من التخطيط المركزي والاستثمارات في مخزون الطاقة الكهرومائية، لكن لم يتم بناء أية منشآت جديدة منذ أواخر الثمانينيات من القرن الماضي".
كانت أستراليا مسرحا لمعركة سياسية دامت عقدا من الزمن حول الطاقة وسياسات التغير المناخي، مع وجود معارضون لمصادر الطاقة المتجددة، التي يلقى عليها باللوم في أنها كلفت ثلاثة رؤساء وزارات على الأقل مناصبهم. وافق التحالف على تقديم مبلغ 1.36 مليار دولار أسترالي من إجمالي تكلفة مشروع سنوي هايدرو البالغة 5.1 مليار دولار وينبغي أن يساعد تصنيف المنشأة الائتماني BBB+ على اقتراضها المال بسعر فائدة يقل عن 5 في المائة.
يقول بورد: "نحن لا نفعل هذا لأننا متحمسون للطاقة المتجددة. نحن نفعل ذلك لأن المشروع مجد من الناحية التجارية – الجوانب الاقتصادية قوية للغاية. يتعين علينا تركيب هذا المخزون وإلا فإننا نحلم وسنصاب بكثير من الانقطاعات في التيار الكهربائي". ويضيف: "مشروع سنوي هو الحل لهذه المشكلة".
المشروع واحد فقط من عشرات مشاريع التخزين المقترحة تقريبا التي تسعى للاستثمار، في حين أن هناك العشرات من مشاريع الطاقة الكهرومائية الأخرى المحتملة في أستراليا لا تزال قيد الدراسة.
يقول مشروع سنوي هايدرو، إن تكاليف التخزين فيه على أساس ميجاواط واحد في الساعة أصبحت أرخص 60 مرة عن التكلفة التي تقدمها أكبر محطات العالم التي تعمل ببطاريات أيون الليثيوم، والتي ساعدت تسلا في بنائها في جنوب أستراليا بعد حالات انقطاع في عام 2017.
وبحسب بورد، بطاريات جنوب أستراليا تمتلك طاقة تخزين تصل إلى ساعة كاملة، ويحتمل أن يتم تشغيلها لبضع دقائق فقط في كل مرة، في الوقت الذي يستطيع فيه مشروع سنوي 2.0 تغطية أسبوع كامل للتعويض عن فترات انقطاع أطول زمنا.
ويضيف: "هذا لا يعني أن نقول إن البطاريات لن يكون لها دور. لكنها تواجه تحديات أخرى ذلك لأنه يجب تبديلها، لكن الأنفاق لدينا تدوم للأبد".
مع ذلك، يمكن لبطاريات أيون الليثيوم الاستجابة لفترات انقطاع لا تتعدى أجزاء بالألف من الثانية، وهي مثالية للحؤول دون حدوث انقطاع كما حصل في عام 2017. كما أن تكلفتها آخذة في الانخفاض بشكل سريع، بحسب ما يقول ديفيد ليتش، مستشار في هيئة "آي. تي. كيه" لتحليل الطاقة في أستراليا.
"أيه. جي. إل. إينيرجي"، أكبر شركة خاصة للطاقة في أستراليا، تعتزم بناء مشروعين من مشاريع الطاقة الكهرومائية في نيو ساوث ويلز وجنوب أستراليا، رغم أنه لم يتم حتى الآن تحديد موعد ثابت للبدء في العمل، وسط مخاوف من أن عملية التوسع المقترحة لمشروع سنوي قد تؤدي إلى مزاحمة وإخراج الجهات المنافسة. يقول بريت ريدمان، الرئيس التنفيذي لشركة "أيه. جي. إل"، إن التكنولوجيا يمكن أن تدعم عملية التحول إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة، لكنه يضيف أن مزيدا من اليقين هو الأساس في تشجيع مزيد من الاستثمارات وخفض التكاليف.
ويقول: "مع أنني لست مقتنعا بأنه مشروع اقتصادي، إلا أن دعم الحكومة للمشروع يمكن أن يساعد على البدء في عملية التغيير الأكبر إن تم ذلك بأسلوب يمكن التنبؤ به بشكل كبير وليس جزءا من موجة ضمان حكومي، الأمر الذي قد يخيف الكثير من رأس المال المطلوب".
ويرى ليتش أن المشكلة الأكبر التي يواجهها المشروع هي ما إذا كان هناك ما يكفي من الطلب على الكمية الهائلة من المخزون الذي سيضاف إلى الشبكة.
يقول: "سيساعد مشروع سنوي على ديمومة وجود الكهرباء، لكن يمكن أن يتبين أنه مشروع مكلف وغير عملي من الناحية التجارية من، حيث إنه لن يستعيد أبدا المال الذي أنفق في تكلفة رأس المال. إنه مشروع أكثر تكلفة من بعض مشاريع طاقة الضخ الكهرومائية المنافسة، وسيذهب جزء كبير من حصته السوقية لمصلحة بطاريات أيون الليثيوم".