مستقبل توليد الطاقة البحرية: الاتجاهات والابتكارات

حلول الطاقة النظيفة الناشئة في الطاقة البحرية

من مولدات الديزل إلى الأنظمة المتجددة

يتجه مشغلو السفن البحرية بعيدًا عن المولدات التقليدية التي تعمل بالديزل نحو خيارات الطاقة النظيفة بسبب المخاوف المناخية واللوائح الأكثر صرامة. بالطبع، تعمل محركات الديزل بشكل كافٍ، لكنها تطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون، مما دفع الجهات التنظيمية إلى تشديد الرقابة على حدود الانبعاثات. نتيجة لذلك، نحن نشهد تحولًا متزايدًا لدى السفن نحو استخدام الألواح الشمسية وتوربينات الرياح وحتى استغلال حركة الأمواج لتوليد الطاقة. خذ على سبيل المثال طاقة الأمواج، فهي تُنتج الكهرباء مباشرة من البحر نفسه من خلال الحركات الرأسية المستمرة. الهواء الأنظف هو مجرد جزء من الفوائد. يشير العديد من مالكي السفن إلى انخفاض تكاليف الوقود بعد التحول. والأرقام تؤكد ذلك أيضًا، إذ تأتي العديد من السفن الجديدة الآن مزودة ببعض أشكال التكنولوجيا المتجددة على الأقل. ما كان يُعتبر في السابق تجربةً تتحول الآن إلى ممارسة قياسية في الموانئ حول العالم، حيث يدرك أصحاب الشركات المزايا البيئية والمالية معًا.

محركات بحرية تعمل بالغاز الطبيعي المسال والهيدروجين

يُعدّ الغاز الطبيعي المسال (LNG) خيارًا متزايدَ الشّعبيّة كوقود أنظف لمحرّكات السّفن، حيث يقلّل الانبعاثات الضّارّة مقارنةً بالوقود التّقليدي. تظهر الفائدة الحقيقيّة عند تقليل مستويات الكبريت وأكاسيد النيتروجين، وهي مسألة مُلحّة تؤثر على المجتمعات السّاحليّة المتضرّرة من حركة الملاحة. وفي الوقت نفسه، نرى ازدياداً في الاهتمام بمحرّكات بحريّة تعمل بالهيدروجين أيضاً، وذلك بفضل التّطورات الأخيرة في عمل خلايا الوقود هذه. خذ على سبيل المثال لا الحصر سفينة الـ Hydrogen Pioneer، التي تعمل فعليّاً بخلايا وقود الهيدروجين، وقد أتمّت بالفعل رحلات ناجحة عديدة، مُظهِرةً مدى جدوى هذه التّكنولوجيا. تدخل الحكومات حول العالم بدعم مالي وتغييرات في السّياسات لتسريع تبنّي حلول الغاز الطبيعي المسال والهيدروجين معاً. تقدّم العديد من الدّول الآن إعفاءات ضريبيّة وتمويلًا للأبحاث المتعلقة بهذه البديلات، وهو ما يعكس الثّقة الواسعة النّطاق في أنّه علينا التّحرّك بعيدًا عن الوقود الأحفوري إذا أردنا خيارات شحن مُستدامة في المستقبل.

الوقود الحيوي باعتباره خيارات مستدامة بديلة

تأتي الوقود الحيوي من مواد نباتية وأشياء عضوية أخرى، مما يجعلها خيارًا أكثر صداقة للبيئة مقارنة بالديزل التقليدي المستخدم في السفن اليوم. لقد بدأ قطاع الشحن البحري بالتحول إلى هذه البدائل لأنها تقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة عندما تحرق السفن المنتجات النفاوية بدلاً من الموارد الجديدة. تشكل المواد النفاوية مثل زيت الطهي المستعمل أو مخلفات الزراعة أساس العديد من خلطات الوقود الحيوي، وهي متوفرة بكثرة لكنها في الغالب تبقى غير مستغلة. ومع ذلك، فإن توفير كميات كافية من الوقود الحيوي يظل أمرًا معقدًا. لا تزال تكاليف الإنتاج مرتفعة، وسلاسل التوريد غير مكتملة التطور، كما أن التوسع يمثل تحديًا لمعظم الشركات المصنعة. يعمل الباحثون في أوروبا وآسيا على تطوير طرق استخلاص أفضل وتقنيات معالجة أرخص لجعل الوقود الحيوي أكثر جدوى على المدى الطويل. وقد اختبرت شركات مثل NYK Line بالفعل خلطات من الوقود الحيوي في أسطولها دون التأثير على مؤشرات الأداء. تُظهر بياناتها من الواقع انخفاض الانبعاثات بنسبة تتراوح بين 15% و20% اعتمادًا على نسب الخلط، على الرغم من أن التطبيق الكامل يتطلب التغلب على تحديات لوجستية تتعلق ببنية التخزين والتوزيع التي تفتقر إليها العديد من الموانئ في أنحاء العالم حاليًا.

من خلال الانتقال إلى الأنظمة المتجددة واستكشاف محركات تعمل بالغاز الطبيعي المسال والهيدروجين، وإدماج الوقود الحيوي، تمضي صناعة الشحن البحري قدمًا نحو مستقبل أنظف وأكثر استدامة. هذه الابتكارات لا تُعدّ فقط ضرورية لتحقيق الامتثال للوائح البيئية صارمة، بل أيضًا لإعادة تحديد منهجية القطاع في استهلاك الطاقة وإدارة الانبعاثات.

الابتكارات التكنولوجية تعزز الكفاءة

الصيانة التنبؤية المُدارة بالذكاء الاصطناعي للعدادات

تُعد الذكاء الاصطناعي مُغيّرًا لكيفية الحفاظ على تشغيل أنظمة الطاقة في السفن بسلاسة. من خلال تحليل بيانات أجهزة الاستشعار المختلفة الخاصة بالمولدات الديزل على متن السفن، تستطيع الخوارزميات الذكية اكتشاف المشاكل المحتملة قبل حدوث أي عطل بوقت طويل. شهدت بعض شركات الشحن التي اعتمدت على هذه الأدوات الذكية انخفاضًا بنسبة نحو 30% في عدد الأيام الضائعة بسبب أعطال المعدات في العام الماضي وحده، مما وفّر تكاليف الصيانة وأبقت السفن في الحركة وقت الحاجة إليها أكثر. وتمتد الفائدة أبعد من مجرد إصلاح الأعطال بسرعة، إذ يساعد هذا التخطّط المسبق مشغلي السفن أيضًا على تنظيم أعمالهم بشكل أفضل. خذ مثالًا منصتي Orca AI وBearing - فهذه المنصات لا تحلّل الأرقام فقط، بل تساعد القبطان فعليًا في توفير الوقود وتقليل الوقت الذي يقضيه في انتظار الفنيين. ومع بدء المزيد من السفن في دمج الذكاء الاصطناعي في عمليات الصيانة الخاصة بها، من المتوقّع أن تشهد الصناعة ككل تحسنًا في الموثوقية والأداء العام، وهو أمر بالغ الأهمية لمعايير السلامة في الممرات المائية المزدحمة في الوقت الحالي.

الأنظمة متعددة الوحدات والتكامل مع الشبكات الذكية

تتجه السفن البحرية بشكل متزايد نحو الأنظمة энерجية الوحدية لأنها توفر المرونة وكفاءة أفضل في استخدام الطاقة على متن السفن. تكمن الميزة في هذه الأنظمة في إمكانية مشغلي السفن تعديل التكوينات حسب الحاجة الفعلية للسفينة في أي لحظة. هذا يعني أن السفن لا تهدّر الطاقة عندما تنخفض الحاجة إليها، مما يقلل من تكاليف الوقود على المدى الطويل. عند تركيب أنظمة وحدية، تكتسب السفن القدرة على التعامل مع متطلبات الطاقة المتغيرة دون الحاجة إلى هدم البنية التحتية الموجودة. يأخذ دمج الشبكات الذكية الأمور خطوة أبعد. إذ تتيح ميزة تتبع البيانات في الوقت الفعلي للطواقم مراقبة توزيع الطاقة بدقة وإجراء التعديلات اللازمة فورًا. خذ مشروع ACUA Ocean كمثال يُحتذى به - فهو يُظهر كيف تحقق تقنية الشبكات الذكية نتائج رائعة في العمليات البحرية. السفن المجهزة بتقنيات كهذه تدير استهلاك الطاقة بدقة أكبر، كما تسهم أيضًا في تقليل التأثير البيئي. أدركت معظم الشركات البحرية هذا الأمر، وبدأت بالفعل في تبني هذه الأساليب الجديدة. والنتيجة؟ توليد طاقة أكثر موثوقية عبر الأسطول دون التأثير على الأداء.

التأثير التنظيمي والديناميكيات السوقية

قيود الكبريت IMO 2020 واستراتيجيات الامتثال

منذ دخول الحد من IMO 2020 على محتوى الكبريت حيز التنفيذ، اضطر مالكو السفن إلى إعادة التفكير بشكل كامل في كيفية تزودهم بالوقود وحرقه. تتطلب القواعد من السفن خفض محتوى الكبريت من 3.5% إلى 0.5% فقط حسب الكتلة. وقد أجبر هذا العديد من الشركات على النظر في بدائل غير الوقود التقليدي الثقيل. بعضها يتحول إلى الغاز الطبيعي المسال، في حين يثبت البعض الآخر أنظمة تنقية مكلفة تنظف الغازات العادمة قبل خروجها من المدخنة. تشير التقارير الصناعية إلى أن معظم خطوط الشحن الرئيسية ملتزمة الآن بهذه المتطلبات، مما يعني دخول جزيئات ضارة أقل إلى محيطاتنا وجوّنا الجوي. تقوم الطواقم في جميع أنحاء العالم بتعديل كل شيء من عمليات الشراء إلى إجراءات صيانة المحركات للبقاء ضمن الحدود القانونية. هذه التعديلات ليست مجرد أوراق عمل، بل هي في الواقع تقلل من تلوث مياه السواحل وتحسّن جودة الهواء بالقرب من الموانئ حيث تبقى السفن عادة في حالة توقف لفترات طويلة.

نمو الدفع الكهربائي والهجين

تُعد أنظمة الدفع الكهربائية والهجينة شائعةً بشكل متزايد في قطاع النقل البحري، وذلك بشكل رئيسي لأنها توفر الوقود وتقلل التلوث. وقد مكّنت البطاريات الأفضل من تنفيذ هذه الأنظمة فعليًا على القوارب والسفن، حيث تخزن التكنولوجيا الحديثة طاقةً أكبر لفترات أطول. ولقد شهدنا العديد من الأمثلة الواقعية التي اعتمدت فيها الشركات على الأنظمة الهجينة، ولاحظنا انخفاضًا كبيرًا في تكاليف التشغيل الخاصة بها، فضلًا عن تقليل تأثيرها على البيئة. وبعيدًا عن الامتثال للوائح فقط، يختار العديد من مشغلي السفن هذه البدائل الصديقة للبيئة ببساطة لأن العملاء يرغبون حاليًا في خيارات شحن نظيفة.

اللاعبون الرئيسيون في اعتماد الطاقة النظيفة (على سبيل المثال: كومينز)

يتصدر قادة الصناعة البحرية مثل شركة كومينز اند. الريادة من حيث اعتماد تقنيات الطاقة النظيفة. يعمل العديد من الشركات في القطاع على مشاريع مبتكرة تجمع بين المولدات التقليدية التي تعمل بالديزل وأنظمة الوقود البديلة الأحدث، مما يُحدث تحوُّلاً تدريجياً في كيفية حصول السفن على الطاقة. أصبح التعاون الوثيق مع الوكالات الحكومية أمراً بالغ الأهمية بالنسبة لهذه الشركات. تساعد هذه الشراكات في تجاوز اللوائح المعقدة في الوقت الذي يتم فيه دفع عجلة الخيارات البيئية الأكثر نظافة. يكتسب جانب التعاون أهمية خاصة لأن مشغلي السفن ملزمون بالامتثال للوائح الانبعاثات الدولية الصارمة التي وضعتها منظمات مثل المنظمة البحرية الدولية (IMO). على سبيل المثال، طوَّرت شركة كومينز مؤخراً عدة تقنيات لخفض الانبعاثات، من ضمنها أنظمة الحد الانتقائي من الانبعاثات باستخدام المحفزات وتحديثات التوافق مع الوقود قليل الكبريت. وقد ساهمت هذه الابتكارات بشكل حقيقي في مساعدة شركات الشحن البحري على الامتثال للمعايير البيئية دون التفريط في الكفاءة التشغيلية.

كمنز

التحديات وآفاق المستقبل

التوازن بين التكلفة والاستدامة في ترقية المولدات

يعني التحول إلى أنظمة مولدات أكثر صداقة للبيئة مشكلة حقيقية من حيث التكلفة بالنسبة للأشخاص الذين يمتلكون قوارب وسفن. الحصول على تقنيات حديثة مثل المولدات الديزل أو الكهربائية الحديثة يتطلب عادةً دفع مبلغ كبير من المال مقدماً، ويستغرق تحقيق عائد حقيقي على هذا الاستثمار وقتاً طويلاً. ومع ذلك، هناك طرق ذكية للتعامل مع هذه التكاليف. تقدم العديد من الحكومات الآن إعانات مالية وتخفيضات ضريبية تقلل بشكل فعلي من التكاليف الأولية. كما أن بعض الشركات تقوم بتأجير المعدات المحدثة بدلاً من بيعها، مما يساعد في توزيع المصروفات على عدة سنوات. إذا نظرنا إلى الأرقام المستقاة من العمليات الواقعية، نجد أن المولدات التقليدية قد تبدو أرخص في البداية، لكن شيئاً مثل مولد Cummins يبدأ في توفير المال بعد بضعة أشهر فقط بفضل كفاءة استهلاك الوقود والأداء الأفضل بشكل عام. معظم مالكي القوارب الذين يقومون بالتحويل ينتهي بهم الأمر إلى إنفاق أقل على المدى الطويل، فضلاً عن تقليل البصمة الكربونية الخاصة بهم.

تحولات التجارة العالمية وقوة سلسلة التوريد

تتغير أنماط التجارة العالمية مع تزايد الضغوط على الممارسات الأكثر خضراء، وكان لهذا التحول آثار كبيرة على أنظمة الطاقة البحرية. صناعات الملاحة البحرية تتحول بشكل متزايد إلى مصادر الطاقة المتجددة، مما يعني أنها تحتاج إلى سلاسل التوريد التي يمكن أن تتعامل مع الاضطرابات بشكل أفضل من أي وقت مضى. كشف الوباء عن نقاط ضعف خطيرة في كيفية نقل البضائع حول العالم، مما أجبر الشركات على إعادة التفكير في أساليبها للحصول على المواد الحيوية عند الحاجة. إن بناء سلاسل التوريد الأقوى يتضمن انتشار مصادر القطع، واستثمار المزيد في مرافق الإنتاج المحلية، وإدماج حلول تكنولوجية تجعل عمليات الشحن تعمل بسلاسة. بينما تساعد هذه التغييرات على تسريع التحرك نحو خيارات طاقة أكثر نظافة، فإنها أيضاً تبقي الأمور جارية حتى عندما تظهر مشاكل غير متوقعة. النظر إلى ما يحدث الآن وإجراء تعديلات ذكية سيسمح لبناة السفن ومشغلي الموانئ ببناء صناعة مستدامة مع الحفاظ على الوصول الموثوق به إلى المكونات اللازمة ومصادر الوقود.