من دون تصميم ذكي يمكن لأنظمة الطاقة الكهرومائية خلق صراع على المياه

قالت دراسة جديدة إن الاعتماد على السدود التي تعمل بالطاقة الكهرومائية لأغراض الحصول على طاقة منخفضة الانبعاثات، من دون وضع تصميمات ذكية تراعي استدامة مصادر الطاقة وتحقق الأهداف البيئية، يمكن أن تكون له آثار غير محمودة على قطاعات اقتصادية أخرى تؤثر في حياة الناس مثل إنتاج الغذاء.

ويهدف التصميم المقترح في الدراسة الجديدة -والذي يعتمد على الذكاء الاصطناعي- إلى ضمان توفر إمدادات ثابتة من الطاقة النظيفة، مع تخفيف العبء عن الطاقة الكهرومائية عن طريق دمجها مع المصادر الأخرى للطاقة المتجددة.

وتعد الطاقة المائية النمط الأكثر شيوعا في الوقت الحاضر بين أنماط الطاقة المتجددة، وتمثل 40% من جملة هذه الأنماط، في حين تمثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية 55%؜.

ويرجع الاعتماد الكبير على الطاقة الكهرومائية لمرونتها وإمكانية تشغيلها أو وقفها بسرعة، بما يعني أنها يمكن أن تعمل كبطارية ضخمة توازن شبكة الكهرباء المركزية عندما تكون طاقة الرياح والطاقة الشمسية غير كافيتين.

ويمكن أن تسمح الطاقة المستمدة من السدود -عند تشغيلها بشكل إستراتيجي- لأنظمة الطاقة الأخرى (الشمسية والريحية) بالاستجابة بشكل أفضل، وفق دراسة نشرت يوم 26 يناير/كانون الثاني الماضي في دورية "نيتشر ساستينابليتي" (Nature Sustainability).

التنمية المستدامة

يفتقر أكثر من 700 مليون شخص حول العالم إلى إمكانية الحصول على الكهرباء بشكل مستدام. لذلك، يرتفع الطلب بشكل متواصل على مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الطلب العالمي المتزايد على الكهرباء، وتحقيق أهداف قمة باريس للمناخ وخطة التنمية المستدامة.

وأهداف التنمية المستدامة هي خطة لتحقيق مستقبل أفضل وأكثر استدامة لسكان العالم، وتشمل 17 هدفا رئيسيا يندرج تحتها 169 هدفا فرعيا، وقد أقرت الخطة في عام 2015.

وتسعى هذه الأهداف للتصدي للتحديات العالمية مثل الفقر وعدم المساواة وتغير المناخ وتدهور البيئة بحلول عام 2030.

وطبقا للهدف السابع منها، فإن الوصول إلى الطاقة النظيفة بأسعار معقولة يجب أن يسير جنبا إلى جنب مع الإستراتيجيات التي تبني النمو الاقتصادي.

تطوير نظام الطاقة المتجددة

يقول المؤلف المشارك في الدراسة جوليان هارو، أستاذ الهندسة الهيدروليكية في جامعة مانشستر (The University of Manchester)، في تصريح للجزيرة نت إن تطوير نظام الطاقة المتجددة وتحسين تشغيله يمكن أن يؤديا إلى التخفيف من حدة تغير المناخ.

ويضيف أنه: في العديد من المناطق، يتم استخدام الطاقة الكهرومائية لموازنة التغير الزمني لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، مع ذلك، فإن الضغط على الطاقة الكهرومائية يمكن أن يؤثر على النظم الإيكولوجية المائية ويزيد من النزاعات المرتبطة بالمياه.

ويتابع هارو "طورنا تصميما متعدد القطاعات بمساعدة الذكاء الاصطناعي (كما قمنا) بتطبيقه في غانا. ويوضح هذا التصميم كيف يمكن لمرونة الطاقة الكهرومائية وحدها أن توفر 38% من الطاقة التي تأتي من الشمس والرياح".

ويشير إلى أن الضغط على هذا النوع من الطاقة سيزيد من تقلبات تدفق نهر فولتا شبه اليومي بما يبلغ 22 مرة مقارنة بعمليات الطاقة الكهرومائية الأساسية المعتادة في السابق. وهذا من شأنه أن يضر بالنظم الإيكولوجية للأنهار، ويقلل من عائدات القطاع الزراعي بمقدار 169 مليون دولار أميركي سنويا.

صيانة النظام البيئي للنهر

أوضح المؤلف المشارك في الدراسة أنه يمكن لإستراتيجية الاستثمار متنوعة المصادر التي تم تحديدها باستخدام التصميم المقترح -بما في ذلك مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة والطاقة الحيوية وخطوط النقل وإعادة التشغيل الإستراتيجي للطاقة الكهرومائية- أن تقلل من تقلبات التدفق اليومي للنهر وتعزز الأداء الزراعي، مع تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ويشير البيان الصحفي للدراسة إلى أن التصميم يهدف إلى توفير إمدادات ثابتة من الطاقة النظيفة، مع تخفيف العبء على الطاقة الكهرومائية عن طريق دمجها مع المصادر الأخرى للطاقة المتجددة، بحيث يسد أحدهما خلل الآخر دون الاعتماد بشكل الأساسي على السد بما يسبب تدهور النظام البيئي للنهر.

وفي غانا، استخدم الباحثون الذكاء الاصطناعي لإظهار كيف يمكن أن تساعد إستراتيجيات الإدارة والاستثمار المتوازنة في تحديد الأدوار والمواقع الجيدة للطاقة الكهرومائية والطاقة الحيوية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

ويتوقع المؤلفون أنه يمكن الاستعانة بهذه المنهجية في بلدان أخرى، وأنها ستساعد المخططين على النظر في الآثار السلبية المحتملة على المياه والغذاء والنظم البيئية لإعادة تشغيل أنظمة الطاقة بشكل غير متناسب.

وتوضح الدراسة كيف يمكن موازنة الأهداف البيئية والاقتصادية والاجتماعية المختلفة عند تحديد خيارات استثمارات البنية التحتية، وفقا للبيان الصحفي المنشور على موقع جامعة مانشستر.