يمكن لمزارع الرياح البحرية المتصلة بشبكة طاقة تحت الماء للنقل أن تحدث ثورة في كيفية حصول الساحل الشرقي على الكهرباء

الرياح البحرية لديها القدرة على إمداد السواحل بها تدفقات هائلة ومتسقة من الكهرباء النظيفة.تقدر إحدى الدراسات أن مزارع الرياح البحرية يمكن أن تلبي احتياجاتها 11 ضعف الطلب العالمي المتوقع على الكهرباء في عام 2040.

في الولايات المتحدة، يعد الساحل الشرقي موقعًا مثاليًا للاستيلاء على هذه القوة، ولكن هناك مشكلة:الحصول على الكهرباء من مزارع الرياح المحيطية إلى المدن والبلدات التي تحتاج إليها.

وفي حين يريد الجميع كهرباء يمكن الاعتماد عليها في منازلهم وشركاتهم، فإن القليل منهم يدعمون بناء خطوط النقل اللازمة لتوصيلها إلى هناك.لقد كانت هذه مشكلة دائمًا في الولايات المتحدة. و دوليا, ، لكنه أصبح تحديًا أكبر كدول السرعة نحو أنظمة الطاقة الخالية من الكربون والتي سوف تستخدم المزيد من الكهرباء.

الولايات المتحدة.تعمل وزارة الطاقة و10 ولايات في الولايات الشمالية الشرقية التعاونية في مجال النقل بين الأقاليم على حل تحويلي محتمل:خطط ل شبكة الطاقة الكهربائية البحرية.

وفي قلب هذه الشبكة ستكون هناك خطوط نقل أساسية قبالة الساحل الشرقي، من ولاية كارولينا الشمالية إلى ولاية ماين، حيث توجد العشرات من مشاريع طاقة الرياح البحرية قيد التنفيذ بالفعل.

وتتصور الخطط أنها تدعم ما لا يقل عن 85 جيجاوات من طاقة الرياح البحرية بحلول عام 2050 – على مقربة من نحن.الهدف 110 جيجاوات من طاقة الرياح المركبة بحلول منتصف القرن، وهو ما يكفي لتزويد 40 مليون منزل بالطاقة، وارتفاعًا من 0.2 جيجاوات اليوم.قامت تعاونية الولايات الشمالية الشرقية بإضفاء الطابع الرسمي على أهدافها في يوليو 2024 من خلال دولة متعددة مذكرة تفاهم.

البحوث الناشئة من قسم الطاقة, ، شركة الأبحاث شجار و مجموعات أخرى يشير إلى أن شبكة الطاقة الكهربائية البحرية يمكن أن تخفف من التحديات الرئيسية لبناء خطوط نقل جديدة على الأرض وتقليل تكاليف طاقة الرياح البحرية.

سيكون خفض التكاليف بمثابة أخبار مرحب بها - حيث ارتفعت تكاليف مشاريع الرياح البحرية بقدر 50% من 2021 إلى 2023.في حين أن بعض الأسباب الكامنة قد هدأت، مثل التضخم و اضطرابات سلسلة التوريد العالمية, أسعار الفائدة لا تزال مرتفعة, ، ولا تزال الصناعة تحاول العثور على موطئ قدم لها في الولايات المتحدة.

ما هي شبكة الطاقة الكهربائية البحرية؟

تستخدم مشاريع الرياح البحرية اليوم أ من نقطة إلى نقطة، أو تصميم شعاعي, حيث يتم ربط كل مزرعة رياح بحرية بشكل فردي بالشبكة البرية.

تنجح هذه الطريقة إذا كانت المنطقة بها عدد قليل من المشاريع، ولكنها سرعان ما تصبح أكثر تكلفة بسبب الكابلات والبنية التحتية الأخرى.كما أن خطوطها مدمرة للمجتمعات والحياة البحرية.ويتطلب الأمر تحديثات أكثر تكلفة للشبكة البرية.

ويمكن للنقل البحري المنسق أن يتجنب الكثير من هذه التكاليف بما تسميه وزارة الطاقة التصاميم "المتشابكة" أو "العمود الفقري"..

بدلاً من الاتصالات الفردية بالأرض ، سيتم توصيل العديد من مزارع الرياح البحرية بخط نقل مشترك ، والذي سيتصل بشبكة البرية من خلال "نقاط الترابط" في وضع استراتيجي. وبهذه الطريقة ، سيتم نقل الكهرباء التي تنتجها مزرعة الرياح البحرية إلى حيث هناك حاجة ماسة ، لأعلى ولأسفل الساحل الشرقي.

والأفضل من ذلك، أنه يمكن أيضًا نقل الكهرباء المولدة على اليابسة عبر هذه الخطوط المشتركة لنقل الطاقة إلى حيث تكون هناك حاجة إليها.وهذا يمكن أن يحسن مرونة شبكات الطاقة ويقلل الحاجة إلى خطوط نقل جديدة عبر الأرض من الصعب جدًا الحصول على الموافقة, ، وخاصة على الساحل الشرقي.

كان النقل البحري المنسق جزءًا من أوائل الولايات المتحدةمناقشات حول تخطيط وتنمية طاقة الرياح البحرية.في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين عندما اقترحت جوجل وشركاؤها لأول مرة ال أتلانتيك ويند كونيكشن، مشروع نقل بحري, وكانت الفوائد في كل من مصادر الطاقة المتجددة البحرية ونظام الطاقة بأكمله مثيرة للاهتمام.في ذلك الوقت، كانت الولايات المتحدةكان لديها مشروع واحد فقط لطاقة الرياح البحرية على نطاق واسع قيد التنفيذ، وهو الآن فشل في نهاية المطاف.

اليوم، الولايات المتحدةلديه 53 جيجاوات من مشاريع الرياح البحرية يجري التخطيط لها أو تطويرها.مثل طاقة الباحثين, نحن يعتقد يعد النقل البحري المنسق أمرًا مهمًا لنجاح الصناعة على نطاق واسع.

يمكن للشبكة البحرية توفير المال وتقليل التأثيرات

ومن خلال تمكين الطاقة من مزارع الرياح البحرية ومولدات الكهرباء البرية من السفر إلى المزيد من الأماكن، يمكن للنقل المنسق أن يعزز موثوقية الشبكة وتمكين الكهرباء من الوصول إلى حيث تشتد الحاجة إليها.وهذا يقلل من الحاجة إلى محطات طاقة أكثر تكلفة وأكثر تلويثًا في كثير من الأحيان.

أ 2024 تقرير من المختبر الوطني للطاقة المتجددة وجدت أن فوائد التصميم المنسق أعلى بثلاث مرات تقريبًا من التكاليف عند مقارنتها بالتصميم القياسي من نقطة إلى نقطة.

دراسات من اوروبا, المملكة المتحدة. و شجار وقد أشاروا إلى فوائد إضافية، بما في ذلك الحد من انبعاثات الكربون المسببة للاحتباس الحراري، وخفض عدد الكائنات الحية معابر الشاطئ بمقدار الثلث وتقليل أميال كابلات النقل اللازمة بنسبة 35% إلى 60%.

وفي الولايات المتحدة، ستكون خطوط النقل البحرية بالكامل تقريبًا في المياه الفيدرالية، مما قد يؤدي إلى تجنب العديد من الصراعات المرتبطة بالمشاريع البرية، على الرغم من أنها ستظل تواجه تحديات.

التحديات والخطوات القادمة

سيتطلب بناء شبكة بحرية بعض التغييرات المهمة.

الأول هو تغيير الحوافز الحكومية.الإعفاء الضريبي الفيدرالي على الاستثمار للرياح البحرية، والذي يغطي ما لا يقل عن 30٪ من التكلفة الرأسمالية الأولية للمشروع، لا يساعد حاليا في دفع ثمن تصاميم نقل منسقة.

ثانياً، يجب أن يأخذ التخطيط اهتمامات الجميع في الاعتبار منذ البداية.في حين أن الفوائد الإجمالية لتصاميم النقل المنسقة تفوق التكاليف الإجمالية, ومن يحصل على الفوائد ومن يتحمل التكاليف.على سبيل المثال، يمكن لمولدات الطاقة الأكثر تكلفة أن تكسب أقل، وبعضها تشعر المجتمعات المحلية بالتهديد من التنمية البحرية.

ثالثا، ستكون هناك حاجة إلى قدر أكبر من التنسيق بين جميع الأطراف المعنية لإرسال الطاقة من وإلى الشبكات الإقليمية.الأخيرة للجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية أمر 1920, وقد يكون، الذي يتطلب من مزودي الطاقة التخطيط للاحتياجات المستقبلية، بمثابة مخطط أولي، لكنه لا ينطبق على المشاريع الأقاليمية، مثل العمود الفقري للنقل البحري الذي يربط أكثر من اثنتي عشرة ولاية عبر ثلاث مناطق.

الولايات المتحدة.وصلت إلى مرحلة مهمة في مارس 2024 مع الانتهاء من محطة South Fork Wind، وهي محطة الرياح في البلاد أول مزرعة رياح على نطاق المرافق, ، وبذلك الولايات المتحدةقدرة طاقة الرياح البحرية إلى ما يقرب من 200 ميجاوات.وهناك ثمانية مشاريع أخرى قيد الإنشاء أو تمت الموافقة على بنائها.بمجرد بنائها، فإنها سترفع القدرة المركبة إلى ما يزيد عن ذلك 13 جيجاوات, ، نفس الشيء تقريبًا ثلاثين محطة لتوليد الطاقة تعمل بالفحم.

يمكن أن يدعم العمود الفقري للنقل البحري تطوير طاقة الرياح البحرية واحتياجات الساحل الشرقي من الطاقة للأجيال القادمة.

تم تحديث هذه المقالة في 31 يوليو 2024 لتوضيح أن الدول قامت بإضفاء الطابع الرسمي على مذكرة التفاهم.