وفقًا لتقرير المنظمة البحرية الدولية، من عام 2012 إلى عام 2018، ارتفعت انبعاثات غازات الدفيئة من جميع أشكال الشحن -المحلية والدولية وصيد الأسماك- بنسبة حوالي 9.6%، من 977 مليون طن إلى 1076 مليون طن. على وجه التحديد، في عام 2012، بلغت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون 962 مليون طن، بينما زادت في عام 2018 بنسبة حوالي 9.3% (1056 مليون طن).
مدخل:
يواجه العالم أزمة مناخية بسبب زيادة انبعاثات غازات الدفيئة، والتي تنتج بشكل أساسي عن حرق الوقود الأحفوري. تُعد الموانئ جزءًا حيويًا من شبكة النقل العالمية؛ حيث تعمل كبوابة للبضائع والركاب للسفر عبر العالم، ولعبت دورًا حيويًا في النمو الاقتصادي والتنمية. تستحوذ الموانئ على حوالي 80% من حجم التجارة العالمية و70% من قيمتها الاقتصادية، ويوجد أكثر من حوالي 2000 ميناء حول العالم يوفر النمو الاقتصادي. ومع ذلك، فهي أيضًا من أكبر مصادر انبعاثات غازات الدفيئة؛ حيث تسهم الانبعاثات من السفن ومعدات مناولة البضائع والأنشطة الأخرى المتعلقة بالموانئ في تلوث الهواء وتغير المناخ.
انبعاثات الكربون والنقل البحري:
ظهرت الموانئ الخضراء كمبادرة رئيسية في صناعة الشحن تعزز الممارسات المستدامة، وتم تصميم وتشغيل الموانئ الخضراء لتقليل البصمة البيئية من خلال تقليل استخدام الوقود الأحفوري وخفض الانبعاثات وتحسين استخدام الطاقة والموارد. لتحقيق هذا الهدف، يمكن دمج تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ لاستبدال مصادر الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري. وعليه، اكتسبت تقنيات الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المحيطات، أهمية في السنوات الأخيرة بسبب إمكاناتها في توفير مصدر نظيف ومستدام للطاقة، يمكن لهذه التقنيات تقليل انبعاثات الكربون وتحسين جودة الهواء؛ مما يجعلها مثالية للاستخدام في الموانئ الخضراء. علاوة على ذلك، يمكن لتقنيات الطاقة المتجددة أن توفر أمن الطاقة وتقليل تكاليف الطاقة وتعزيز مرونة عمليات الموانئ.
يوضح الشكل التالي أن حوالي 11% من انبعاثات غازات الدفيئة مرتبطة بقطاع النقل البحري، لذلك يهدف الهدف الذي حددته المنظمة البحرية الدولية لعام 2050 إلى خفض انبعاثات غازات الدفيئة من الشحن الدولي بنسبة 50% على الأقل مقارنة بمستويات عام 2008، وذلك لمعالجة هذه المشكلة.
استنادًا على ما سبق، نفذت العديد من الموانئ أنظمة الطاقة الشمسية الضوئية وتوربينات الرياح وغيرها من تقنيات الطاقة المتجددة لتقليل بصمتها الكربونية وتحقيق أهداف الاستدامة، كما تم استخدام تقنيات الطاقة المتجددة لتشغيل المركبات والمعدات الكهربائية؛ مما أدى إلى تقليل الانبعاثات من عمليات الموانئ.
يوضح الشكل التالي، مختلف تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ الخضراء. ومع ذلك، فإن تنفيذ تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ الخضراء يمثل العديد من التحديات التي تحتاج إلى معالجة فورية مثل ارتفاع تكلفة الاستثمارات والقيود التكنولوجية ومحدودية السياسات واللوائح الداعمة، بالإضافة إلى ذلك، يتطلب دمج تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ تخطيطًا دقيقًا.
وعليه يمكن القول إن الموانئ تُعد بوابات مهمة للتجارة الدولية، كما أنها توفر عمليات التخزين والتعبئة وتُعتبر مركزًا للنقل المحلي. لذلك، يمكن أن تلعب الموانئ دورًا مهمًا في الأهداف الخضراء. إن الموانئ ضرورية لسير التجارة العالمية والتجارة بشكل سلس؛ حيث توفر رابطًا بين مختلف البلدان والقارات؛ مما يتيح تبادل السلع والمنتجات، ويدعم النمو الاقتصادي والتنمية. ومع ذلك، فإن عمليات الموانئ التقليدية لها آثار بيئية كبيرة، مثل انبعاثات غازات الدفيئة، وتلوث المياه، والتخلص من النفايات، واستهلاك الطاقة. ومع زيادة الوعي البيئي، ظهر مفهوم الميناء الأخضر، فعلى سبيل المثال، تبنى ميناء لونج بيتش سياسة الميناء الأخضر في يناير 2005؛ حيث وضع الإطار الأساسي لعمليات الموانئ الصديقة للبيئة.
وقد تم تقديم تعريفات مختلفة لمفهوم “الموانئ البيئية” أو الموانئ الخضراء أو الموانئ الصديقة للبيئة؛ حيث يتميز كل منها بميزات محددة، يتم تصميم الموانئ الخضراء على أساس التوازن بين الآثار البيئية والفوائد الاقتصادية، هذه الموانئ مستقرة بيئيًا ولا تؤدي أنشطتها إلى تغييرات بيئية لا رجعة فيها. في تصميم الموانئ الخضراء، يجب مراعاة الفوائد الاقتصادية والبيئية في الوقت نفسه، وبناءً على ذلك، فإن إنشاء هذه الموانئ يستلزم التركيز على حماية البيئة، وتنمية الموارد المستدامة، والحفاظ على الطاقة. بشكل عام، تشير الموانئ الخضراء إلى الموانئ التي تتبنى نهجًا مثل البيئة الصحية، والاستخدام الرشيد للموارد، وانخفاض استهلاك الطاقة، وخفض انبعاثات الملوثات، والاستخدام الفعال للموارد، وحماية البيئة.
تُعد انبعاثات غازات الدفيئة من النقل البحري إحدى أهم القضايا لتقليل التأثيرات البيئية للنقل، وهناك ثلاثة إجراءات رئيسية لتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة البحرية:
الإجراءات التقنية: تشمل جعل هيكل السفينة أكثر كفاءة، وتصميم محركات قليلة الاستهلاك، وجعل القوة الدافعة أكثر كفاءة، واستخدام مصادر الطاقة البديلة مثل خلايا الوقود والوقود الحيوي والربط البارد (عملية توصيل السفينة الراسية بمصدر طاقة كهربائي بري؛ مما يسمح للإيقاف السفينة لمحركاتها وتقليل الانبعاثات مع استمرار تلقي الطاقة اللازمة للتشغيل على متن السفينة).
السياسات السوقية: تشمل التجارة في الانبعاثات وخطط ضريبة الكربون.
الإجراءات التشغيلية: تشمل تحسين السرعة، والتوجيه الأمثل، وتحسين تخطيط الأسطول، والعمليات اللوجستية الأخرى.
مصادر الطاقة البديلة في الموانئ:
أصبحت مصادر الطاقة المتجددة أولوية رئيسية للدول للحد من الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، تسعى الموانئ كقطاع استهلاكي للطاقة، إلى مصادر بديلة للطاقة. تم اقتراح العديد من المقاربات لتطوير مصدر طاقة بديل في الموانئ؛ حيث قررت بعض الموانئ، مثل أنتويرب في بلجيكا وجنوة في إيطاليا، استخدام الطاقة الشمسية كمصدر طاقة بديل لبعض أحمالها. تم إجراء العديد من الدراسات حول استخدام المصادر البديلة للموانئ وتحويلها إلى موانئ خضراء. على سبيل المثال، نفذ ميناء أمبرلي في إسطنبول، وهو أول ميناء حاويات خاص في تركيا، العديد من المشروعات طويلة الأجل لقضايا السلامة البيئية والمهنية.
تطبيق تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ الخضراء:
من أهم مزايا تقنيات الطاقة المتجددة أنها نظيفة نسبيًا ويمكن استخدامها بطريقة لامركزية؛ حيث تلعب اللامركزية دورًا أساسيًا في نقل الطاقة، ويعد دمج الطاقات المتجددة مع مصادر الطاقة الأخرى في الموانئ ضرورة حقيقية وذات أهمية متزايدة.
يمكن لبعض تقنيات الطاقة المتجددة تزويد الموانئ بالكهرباء؛ نظرًا لتوافقها مع البيئات المائية، أحد أنواع أنظمة طاقة الرياح هو:
محطة طاقة الرياح البحرية، والتي تتضمن مجموعة من توربينات الرياح المثبتة على البحر؛ حيث إن سرعة الرياح في البحر أعلى منها على الساحل أو اليابسة. وبالتالي، في المنطقة نفسها، تكون الطاقة الكهربائية المولدة من توربينات الرياح البحرية أكبر من تلك الموجودة على الأرض.
محطات الطاقة الشمسية العائمة، والألواح الشمسية المستخدمة في هذه المحطات هي نفسها المستخدمة على الأرض، باستثناء أنها مثبتة على هيكل عائم في الماء. تم تركيب أول محطة طاقة شمسية عائمة في عام 2007 في كاليفورنيا.
طاقة المحيطات.
خلية الوقود.
طاقة الرياح البحرية:
حظيت طاقة الرياح البحرية باهتمام كبير نظرًا لإمكاناتها الهائلة في إنتاج الطاقة. حتى عام 2020، بلغت القدرة الإجمالية لمزارع الرياح البحرية 35.3 جيجاوات. تشكل بريطانيا حوالي 29% والصين 28% وألمانيا 22% أكثر من 75% من القدرة الثابتة لطاقة الرياح البحرية في العالم. ويُعد مشروع هورنسي وان البالغ قدرته 1.2 جيجاوات في بريطانيا هو أكبر مزرعة رياح بحرية في العالم.
بدون التحسين المطلوب، فإن نقص البنية التحتية المناسبة للموانئ يمثل تحديًا لبناء المكونات الرئيسية لتكنولوجيا طاقة الرياح وتركيب المشاريع بكفاءة. قد يحد هذا القيد من مشاركة طاقة الرياح البحرية في تحقيق الطاقة النظيفة والنمو الاقتصادي المحلي؛ لأنه إذا لم يتم تنفيذ المشاريع بكفاءة، فقد يتم تمديدها أو إلغاؤها.
يشهد الساحل الغربي للولايات المتحدة زيادة في أنشطة طاقة الرياح البحرية، مع احتمال نشر مشاريع طاقة الرياح البحرية العائمة على نطاق تجاري في كاليفورنيا وأوريجون وهاواي وأماكن أخرى بحلول عام 2030، ومن المتوقع أن يتوسع هذا القطاع على مستوى العالم بحلول عام 2050. كما أن مناطق أخرى من الولايات المتحدة، مثل خليج مين وخليج المحيط الأطلسي الأوسط وخليج المكسيك، لديها أيضًا إمكانية نشر طاقة الرياح البحرية.
المحطة الشمسية العائمة:
تكتسب أنظمة الطاقة الشمسية الضوئية الاهتمام؛ نظرًا لمزاياها العديدة، بما في ذلك تحقيق انبعاثات غازات الدفيئة الصفرية، ومصدر الطاقة غير المحدود، وسهولة الوصول، ومتطلبات الصيانة المنخفضة، وإمكانية التوسع من أنظمة المنازل على السطح إلى محطات الطاقة الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة تعريفات الطاقة والدعم الحكومي للطاقة الشمسية يدفعان سوق حلول الطاقة الشمسية الذكية.
بشكل عام، يُعد التطبيق الأكثر شيوعًا لاستخدام الطاقة الشمسية هو أنظمة الطاقة الضوئية؛ حيث تُعد الوحدات الضوئية الكهروضوئية واحدة من أكثر التقنيات استدامة وصديقة للبيئة في مجال الطاقة المتجددة، ويتطلب بناء أنظمة الطاقة الضوئية مساحات كبيرة من الأرض، وتوجد مساحات مائية كبيرة في معظم مناطق العالم من خلالها يمكن تركيب أنظمة الطاقة الضوئية لتقليل تكلفة الأرض وتوليد الكهرباء. لذلك، يمكن أن يصبح تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الضوئية في المياه خيارًا منطقيًا للاستفادة من الطاقة الشمسية وزيادة الكفاءة الاقتصادية للمشاريع الشمسية. كما تولد محطات الطاقة الشمسية العائمة المزيد من الكهرباء مقارنة بالأنظمة الأرضية والسقفية بسبب تأثير تبريد الماء. أيضًا، من خلال إسقاط الظل على الماء، فإنها تقلل من تبخر الماء.
استنادًا لما سبق، باتت محطات الطاقة الشمسية العائمة تمثل نقلة نوعية في مجال الطاقة المتجددة؛ حيث تقدم حلًا مبتكرًا وواعدًا للعديد من التحديات التي تواجه العالم في ظل التغير المناخي وزيادة الطلب على الطاقة. فبفضل قدرتها على الاستفادة من المسطحات المائية الشاسعة، مثل البحار والبحيرات والسدود، تسهم هذه المحطات في توفير طاقة نظيفة ومتجددة بشكل مستدام؛ مما يسهم في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتخفيف الآثار السلبية لانبعاثات الكربون.
هنا تجدر الإشارة إلى إن منطقة الشرق الأوسط تشهد إقبالًا متزايدًا على محطات الطاقة الشمسية العائمة، وخاصةً مصر ودول الخليج العربي، وذلك لتلبية الطلب المتنامي على الطاقة النظيفة، خاصةً في ظل محدودية الأراضي المتاحة لإنشاء المحطات التقليدية.
وفي إطار سعي مصر لتحقيق خليط طاقة أكثر استدامة، تتجه مصر نحو تنفيذ محطات طاقة شمسية عائمة لزيادة إسهام الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء بنسبة حوالي 42% بحلول عام 2030، وذلك ضمن استراتيجية مصر للطاقة 2030، والتي تهدف إلى تنويع مصادر الطاقة مع الوصول إلى نقطة التعادل في معادلة الطاقة المصرية.
عالميًا، تُشكل محطات الطاقة الشمسية العائمة حوالي 2% فقط من إجمالي الطلب العالمي على الطاقة الشمسية حاليًا، ومن المتوقع أن تتجاوز سعة الطاقة الشمسية العائمة حول العالم مستوى 6 جيجاوات سنويًا بحلول عام 2031. وتشير التقديرات إلى أن السعة المركبة من الطاقة الشمسية العائمة عالميًا بلغت حوالي 4 جيجاوات تقريبًا في عام 2022، ومن المرجح أن تتجاوز 15 دولة عتبة 500 ميجاوات من تركيبات الطاقة الشمسية العائمة التراكمية بحلول عام 2031.
طاقة المحيطات:
تشير طاقة المحيطات إلى الطاقة المتجددة التي يمكن الاستفادة منها من الموارد الطبيعية للمحيط، بما في ذلك المد والجزر والتيارات المحيطية والتدرجات الحرارية. حيث يتم تطوير العديد من التقنيات لاستغلال هذه الطاقة، مثل تحويل الطاقة الحرارية للمحيط، وتوربينات المد والجزر والتيارات البحرية. ويمكن القول إن إمكانات طاقة المحيط كمصدر نظيف ومستدام لإمكانات الطاقة الهائلة؛ حيث تغطي المحيطات أكثر من حوالي 70% من سطح الأرض. وفي هذا الإطار، يبلغ هدف الاتحاد الأوروبي للقدرة المثبتة لطاقة المحيط لعامي 2030 و2050 حوالي 1 و40 جيجاوات على التوالي. على الرغم من أن طاقة المحيط لا تزال في المراحل الأولى من التطوير، فإنها تحمل وعدًا كبيرًا بتلبية احتياجات الطاقة المتزايدة في العالم مع تقليل انبعاثات الكربون وتخفيف آثار تغير المناخ.
بشكل عام، يتم توليد غالبية القدرة الإنتاجية المركبة لطاقة المحيطات من تقنيات الحواجز المدية (521.5 ميجاوات)، والتي تهيمن على إنتاج طاقة المحيطات في العالم، وذلك من خلال ثلاثة مشاريع ضخمة في كندا وفرنسا وكوريا الجنوبية. غير أن القدرة الإنتاجية المركبة حديثًا والتوجه المستقبلي المتوقع نحو طاقة المحيطات يتجهان نحو استخدام تقنيات أخرى مثل التيار المدي، يليه طاقة الأمواج، وتحويل الطاقة الحرارية للمحيطات.
إذا ما تم إنجاز المشاريع التي يتم تطويرها حاليًا لطاقتي المدى والأمواج (باستثناء تقنية النطاق المدي)، فستوفر قدرة إنتاجية إضافية بواقع حوالي 3 جيجاوات تقريبًا حول العالم. وتوجد غالبية هذه القدرة الإنتاجية في أوروبا (55%)، تليها آسيا ومنطقة المحيط الهادئ (28%) ثم الشرق الأوسط وأفريقيا (13%)، وتتوزع الحصة المتبقية بين أمريكا الشمالية (2%) وأمريكا الجنوبية والوسطى (2%).
خلية الوقود:
يكتسب استخدام خلايا الوقود اهتمامًا كبيرًا في الموانئ الخضراء، وهناك أربعة عوامل رئيسية مهمة لاستخدام خلايا الوقود في الموانئ: (1) معايير التكنولوجيا المستخدمة في الموانئ مثل تصنيف الطاقة (أي نوع الطاقة التي تستخدمها الآلات والمعدات في الميناء لتشغيل عملياتها)، وعمر الخدمة (أي الفترة الزمنية المتوقعة التي يمكن خلالها للآلة أو المعدة أن تعمل بكفاءة قبل أن تحتاج إلى استبدال أو إصلاحات رئيسية)، والكفاءة والحساسية لشوائب الوقود، (2) تكلفة الأنواع المختلفة من خلايا الوقود،، (3) سلامة البيئة وحجم الانبعاثات.
وتجدر الإشارة إلى وجود حاجة إلى كميات كبيرة من الكهرباء الخضراء لإنتاج الهيدروجين المستدام. يجري حاليًا تنفيذ العديد من المشاريع لتحقيق ذلك. على سبيل المثال يقوم ميناء بحر الشمال حاليًا بتوليد 500 ميجاوات من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، بفضل الشبكة الكهربائية الوطنية عالية الجهد (380 كيلو فولت). كما تشهد مصانع الهيدروجين في بورسيله وخنت (رودينهويز) طلبًا متزايدًا على الطاقة الكهربائية لتشغيل عملياتها؛ نظرًا لعدم كفاية إنتاج الهيدروجين المتجدد محليًا لتلبية هذا الطلب الكبير، أصبح استيراد الهيدروجين ضرورة ملحة. ويعتبر ميناء بحر الشمال موقعًا مثاليًا لاستيراد كميات كبيرة من الهيدروجين؛ حيث يُقدر أن يصل حجم الاستيراد إلى حوالي 6 ملايين طن سنويًا بحلول عام 2050.
ختامًا، برز مفهوم الميناء الأخضر كمفهوم مهم في صناعة الشحن، مدفوعًا بالحاجة إلى تقليل انبعاثات الكربون وتحسين الأداء البيئي للموانئ. وقد تم تحديد تقنيات الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وخلايا الوقود كحلول رئيسية لتقليل البصمة الكربونية للموانئ، وبدأت العديد من الموانئ حول العالم بالفعل في اعتماد تقنيات الطاقة المتجددة، ومن المتوقع استمرار هذا الاتجاه في المستقبل من أجل مستقبل أكثر استدامة. وعلى الرغم من الفوائد المحتملة لتقنيات الطاقة المتجددة، غير أن هناك أيضًا تحديات كبيرة تحتاج لمعالجتها، تشمل ارتفاع تكلفة الاستثمارات، والقيود التكنولوجية، ومحدودية السياسات واللوائح الداعمة. ويمكن القول إن تقنيات الطاقة الشمسية العائمة وطاقة الرياح، تمثل خيارات مناسبة لتحقيق أهداف الموانئ الخضراء، بالنظر إلى نضجها التقني، وانخفاض تكلفة المعادلة المستوية لكل كيلووات ساعة. كما أنه من المتوقع استخدام خلايا الوقود على نطاق واسع في الموانئ الخضراء مستقبلًا؛ لأنها يمكن أن توفر كميات كبيرة من الكهرباء.
هذا ومن المتوقع، أن يزداد استخدام تقنيات الطاقة المتجددة في الموانئ الخضراء في السنوات القادمة، وسيكون هذا الاتجاه مدفوعًا بالتزايد في الوعي بالحاجة إلى التنمية المستدامة، وانخفاض تكلفة تركيب تقنيات الطاقة المتجددة، وتوفر السياسات والحوافز الداعمة. كما أن تطوير التقنيات المبتكرة مثل الألواح الشمسية العائمة والشحن المائي وإنتاج الهيدروجين الأخضر سيفتح آفاقًا جديدة لتطبيق الطاقة المتجددة في الموانئ الخضراء. بالإضافة إلى ذلك، سيؤدي دمج تقنيات الطاقة المتجددة مع تقنيات الموانئ الذكية والحلول الرقمية مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء إلى تحسين مراقبة وإدارة وتحسين استهلاك الطاقة في الموانئ الخضراء. سيؤدي هذا الدمج إلى تحسين كفاءة الطاقة وخفض التكاليف التشغيلية وتعزيز الأداء البيئي.
وفي الأخير، على الرغم من أن تقنيات الطاقة المتجددة البحرية لم ترتقِ بعد إلى مستوى المنافسة من حيث التكلفة مع الوقود الأحفوري أو مصادر الطاقة المتجددة الأكثر تطورًا، فإنه من المتوقع أن تنخفض تكلفتها بمرور الوقت خصوصًا وأن زيادة تبنيها يحقق وفورات حجم كبيرة.
المصدر: المركز المصري للفكر والدراسات الاستراتيجية
