الطاقة الموجية الدوارة – استغلال البحر غير المروّض

يغطي المحيط حوالي 70٪ من سطح الأرض ، مما يوفر مصدرًا هائلاً من الطاقة المتجددة. إن إمكاناته ضخمة – لدرجة أن طاقة الموجة وحدها تقدر بتفوق الطلب الحالي على الكهرباء العالمي إذا تم استغلالها بالكامل.

然而 ، إنها مصدر طاقة متجدد إلى حد كبير غير مستغل ، حيث أن التقاط طاقة موجات المحيط بفعالية قد أزعج مهندسيها لفترة طويلة.

للحصول على حل لهذا المشكل ، تحولت الأبحاث الجديدة من جامعة أوساكا إلى طريقة مبتكرة: محول طاقة موجي دوار (GWEC) يستخدم عجلة دوارة داخل هيكل عائم لتحويل حركة الموجة إلى كهرباء.

يكشف تحليل البحث عن أن هذا الجهاز يمكنه ، في المبدأ ، امتصاص ما يصل إلى نصف طاقة الموجة الواردة عند أي تردد للموجة ، مما يوفر وسيلة للاستفادة من طاقة المحيط الهائلة غير المستغلة.

مزيج الكهرباء العالمي: طاقة متجددة في صعود ، والوقود الأحفوري لا يزال يتصدر

مع تفشي تغير المناخ الدمار في جميع أنحاء العالم ، من الضروري أن نتحرك بعيداً عن الوقود الأحفوري – مصادر الطاقة غير المتجددة التي تتكون خلال ملايين السنين وتسبب مشاكل بيئية كبيرة.

أحد أكثر الطرق فعالية لتقليل الاعتماد على هذه الوقود الأحفوري هو من خلال مصادر الطاقة المتجددة ، والتي تشمل الطاقة الشمسية ، والرياح ، والطاقة الكهرومائية ، والطاقة الحرارية ، والبيوماس.

تقلل هذه المصادر التي تتجدد بشكل طبيعي من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، وتضيف إلى أمن الطاقة الوطني ، وتقلل من التأثر بالاضطرابات الجيوسياسية. بفضل هذه الفوائد ، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة تمثل الآن نسبة متزايدة من إنتاج الكهرباء العالمي. في عام 2024 ، قدمت سجل 32٪ من إنتاج الكهرباء العالمي ، بزيادة 2٪ عن العام السابق ، حيث نمت الطلب على الكهرباء بنسبة 4٪ ، مدفوعًا بالمراكز البيانية.

“البلدان تفكر في أمنها وأمن الطاقة أكثر من أي وقت مضى ، وأعتقد أن هذا يعني أن الطاقة المتجددة المحلية مثل الرياح والطاقة الشمسية تصبح أكثر جاذبية.”

– عالم الطاقة في إمبير ، ANALYST قال رويترز في العام الماضي

في حين قدمت صناعة الطاقة المتجددة 858 تيراوات ساعة إضافية من الطاقة إلى النظام في عام 2024 ، لا يزال الوقود الأحفوري ، بما في ذلك الفحم والبترول والغاز الطبيعي ، يغذي معظم احتياجات الطاقة العالمية. الفحم هو حاليًا أكبر مصدر لتوليد الطاقة ، حيث يمثل 34٪ من إنتاج الكهرباء العالمي ، في حين تمثل محطات توليد الطاقة بالغاز 22٪.

然而 ، وفقًا لتقديرات الوكالة الدولية للطاقة (IEA) التنبؤية ، من المتوقع أن تزيد الطاقة المتجددة من السعة بحوالي 4,600 جيجاوات بين 2025 و 2030.

من بين جميع مصادر الطاقة المتجددة ، فإن الطاقة الشمسية تنمو بأسرع ما يمكن ، حيث تنخفض التكاليف وتتسارع الاستفادة منها على مستوى العالم. الطاقة الرياحية أيضًا تنمو بسرعة ، في حين أن الطاقة الكهرومائية لا تزال المساهم الأكبر على المدى الطويل. أما بالنسبة للطاقة الحيوية ، فقد بدأت في الزخم ، والطاقة الحرارية تكتسب شراكات企業ية. يبدو مستقبل الطاقة أكثر اخضرارًا.

استغلال إمكانات المحيط غير المستغلة

في منظومة الطاقة المتجددة ، تقدم طاقة المحيط إمكانات عالمية هائلة. يتضمن استغلال الطاقة من مصادر بحرية ، بما في ذلك الموجات والمد والجزر والتحويل الحراري للمحيط والتيارات البحرية. تستغل طاقة المد والجزر التيارات المتوقعة ، ويستخدم التحويل الحراري للمحيط التدرجات الحرارية في المياه العمياء ، وتلتقط التيارات البحرية الطاقة من التيارات البحرية الكبيرة.

أكثر أشكال الطاقة البحرية أبحاثًا هو طاقة الموجة ، الذي يحول الطاقة الحركية للموجة إلى كهرباء. الموجات وفيرة وقوية ومتواصلة. كما أنها أقل تقلبًا من الرياح أو الشمس. هذه التنبؤية العالية تعني أن حركة سطح الموجة يمكن استغلالها على مدار الساعة ، مما يجعلها مفيدة جدًا لتحسين التخطيط والاستقرار الشبكي.

هذه مصدر طاقة صفر انبعاثات ، وقد شهدت نشرًا تجاريًا محدودًا ، بعيدًا عن المتجددة الناضجة مثل الطاقة الشمسية. وهي تمثل حاليًا أقل حصة في سوق الطاقة المتجددة. في عام 2024 ، أضاف العالم 1.6 ميجاوات من طاقة المحيط ، ليصل الإجمالي إلى حوالي 513 ميجاوات.

ينسب هذا التبني البطيء إلى عدة عوامل ، بما في ذلك التكاليف الرأسمالية العالية ، والقيود المحددة للموقع ، والتحديات التكنولوجية مثل التكامل الشبكي. كما تعيق مهارات القوى العاملة والريبة التنظيمية التقدم في القطاع. بالإضافة إلى ذلك ، يبقى صيانة الأجهزة في ظروف المحيط القاسية تحديًا كبيرًا إلى جانب كفاءة التحويل.

نتيجة لذلك ، يستمر الباحثون في الأكاديمية والصناعة في العمل على تحسين هذه الأنظمة ، مما يجعلها أكثر متانة وقدرة على التعامل مع غير منتظمة الموجات. أحد هذه الأنظمة الذي لفت الانتباه هو محول طاقة الموجة (WEC) ، وهو جهاز يحول الطاقة الحركية للموجة إلى كهرباء.

يعمل عدة مبتكرون على تعزيز هذه التكنولوجيا. على سبيل المثال ، شراكة شركة CorPower Ocean السويدية مع شركة OPS Solutions النرويجية من خلال مشروع COMPACT لتقليل تكلفة وكتلة محولات طاقة الموجة (WECs) من خلال تطوير نموذج اختباري لاسلكي مسبق الشد. بدعم من برنامج “Blue Growth Programme” لمنح EEA ، يعمل المشروع على تطوير غلاف ضغط خفيف الوزن لمعالجة التكلفة الرأسمالية ومتانة الجهاز.

في الوقت نفسه ، حقق المطورون مكاسب في الأداء القابل للقياس. ذكرت شركة Havkraft النرويجية نسبة تحويل طاقة تزيد عن 80٪ في اختبار مختبري لأحدث نموذج محول طاقة الموجة ، بزيادة 15٪ عن التجارب السابقة. يسمح هذا الخطوة للمطورين بتحديد المخاطر وضمان الجودة وفهم الأداء ، مما سيساعدهم على التوسع تجاريًا.

“تظهر النتائج أن أبحاثنا تنجح ، ونحن خطوة واحدة أقرب إلى حل تجاري.”

– مدير العمليات Nikolai Haldane

في اسكتلندا ، تقدمت شركة AWS Ocean Energy تقدمًا في “Archimedes Waveswing” ، وهو عومة بحرية تعمل بالضغط مصممة لتحويل حركة الموجة تحت السطح. سجل الجهاز متوسط قوة يزيد عن 10 كيلووات ووصل إلى أكثر من 80 كيلووات خلال ظروف موجة معتدلة ، بزيادة 20٪ عن توقعات الشركة.

الوحدة المغمورة التي يبلغ ارتفاعها سبعة أمتار مصممة لتحمل البيئات البحرية القاسية ، بما في ذلك العواصف الشديدة. كما أن تصميمها ذو ماص واحد يجعلها مناسبة للتطبيقات القوية عن بُعد حيث تكون المتانة ضرورية.

ما وراء الأداء التكنولوجي ، فإن التكامل الشبكي الأوسع يكتسب الانتباه. تشير الأبحاث الأخيرة حول الجدوى¹ إلى أن نشر محولات طاقة الموجة (WECs) لا يحتاج إلى أن يكون على حساب الأنشطة الساحلية مثل السياحة أو الصيد. في الواقع ، يمكن أن توفر التثبيتات المصممة بشكل صحيح الحماية الساحلية.

“من الممكن حماية الساحل من أعمال البيئة البحرية وتوليد الكهرباء النظيفة في نفس الوقت ، مما يدعم تحول البرتغال وتكفولها في الطاقة.”

– Paulo Rosa Santos ، قائد مشترك في CIIMAR

تظهر هذه التطورات انتقال القطاع من النماذج التجريبية إلى الحلول العملية.

فتح امتصاص الطاقة القصوى باستخدام الدوارات

تستهدف أجهزة طاقة الموجة (WECs) تحويل حركة الموجة المستمرة إلى كهرباء مفيدة بفعالية. مدفوعة بمبادرات الابتكار الوطنية ، والتقدم التكنولوجي ، والتكامل مع البنية التحتية المحلية ، يتوقع أن ينمو سوق محول طاقة الموجة العالمي من 21.6 مليون دولار في 2025 إلى 38.2 مليون دولار في 2034 ، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 6.5٪.

لا تزال أجهزة WECs غير مستغلة بالكامل بسبب التحديات الفنية والاقتصادية والتنظيمية ، لذلك لا يوجد حل مثالي واحد بعد. تم اقتراح العديد من الأنواع المختلفة ، بما في ذلك ماصات النقطة ، وأعمدة الماء المتأرجح (OWC) ، والأجهزة التي تتجاوز ، والمثبتات ، والأنظمة الدوارة.

اسحب للتمرير →

يستخدم محول طاقة الموجة الدوار دوارًا في نظام استخراج الطاقة (GPTO) لاستخراج الطاقة من حركة الموجة. يتكون GPTO من مولد كهربائي وعجلة دوارة مثبتة على إطار دوار. يُلاحظ أن GPTO محاط بداخل هيكل عائم؛ عندما تتحرك الموجة ، يتحرك الهيكل معها. يتم تحويل هذا الحركة بواسطة العجلة الدوارة إلى طاقة كهربائية. نظرًا لأنها تعمل كدوار ، يمكن ضبط سلوك العجلة لتحويل الطاقة عبر نطاق واسع من ترددات الموجة ، على عكس محولات طاقة الموجة الأخرى المحدودة إلى نطاق ضيق.

يستفيد النظام من الدوران الدوار ، الذي يحدث بسبب دوران العجلة وحركة الانحناء الهيكلي العائم. يحدث الدوران الدوار عندما يستجيب جسم دوار لقوة خارجية. عندما تسبب الموجة في تحريك المنصة ، يتغير اتجاه العجلة الدوارة ، ويولد هذا الحركة المتصلة بمولد الكهرباء.

يمثل محولات طاقة الموجة الدوارة جهودًا لتحقيق التحديات التقنية التقليدية ، والتي غالبًا ما تكون فعالة فقط في ظروف محددة. لجذب انتباه الباحث تاكاهيتو إيدا ، أبحاث جامعة أوساكا ، إلى محولات طاقة الموجة الدوارة (GWECs) لمرنتهم. في دراسته ، نشرت في مجلة ميكانيكا السوائل ، قيم إيدا ما إذا كان هذا التصميم يمكنه دعم توليد كبير النطاق.

“تضاعف أجهزة طاقة الموجة غالبًا لأن ظروف المحيط تتغير باستمرار” ، قال إيدا. “ومع ذلك ، يمكن أن يتحكم نظام دوار بحيث يظل امتصاص الطاقة مرتفعًا ، حتى مع تغير ترددات الموجة”.

للفهم كيفية سلوك النظام ، استخدم نظرية الموجة الخطية لنمذجة التفاعل بين موجات المحيط والدوار والهيكل. ساعد التحليل الفريق على اكتشاف الإعدادات المثالية لسرعة الدوران وضوابط المولد. عند ضبطه بشكل صحيح ، يمكن لمحول طاقة الموجة الدوار (GWEC) الوصول إلى حد كفاءة امتصاص الطاقة النظري الأقصى من نصف عند أي تردد للموجة.

“هذا الحد من الكفاءة هو تقييد أساسي في نظرية طاقة الموجة” ، أشار إيدا. “ما هو مثير هو أننا نعرف الآن أنه يمكن الوصول إليه عبر الترددات العريضة ، وليس فقط في حالة واحدة من الرنين”.

أكد الفريق النتائج من خلال المحاكاة العددية في مجال الزمن والتردد. هذه النتائج أكدت أن الجهاز يحافظ على كفاءة عالية بالقرب من تردده الطبيعي ، وأداء أفضل عندما تتطابق الحركة مع نمط الموجة الطبيعي. توضح هذه التوضيح حول معلمات التشغيل إمكانية تطوير أنظمة طاقة موجية فعالة تساعد في تحقيق أهداف المناخ.

الاستثمار في الطاقة المتجددة

من منظور استثماري ، هناك عدد قليل من الشركات المتداولة علنًا مخصصة حصريًا لطاقة الموجة. لا يزال هذا القطاع ناشئًا مع تكاليف بنية تحتية عالية ونشر مشاريع محدود. أداء أسهم طاقة الموجة النقية بشكل عام أداء سيئًا ، حيث لا تزال التكنولوجيا في مراحل مبكرة من إثبات الاقتصاد على مستوى التجاري.

بدلاً من ذلك ، سنركز على شركة ذات محفظة قوية من الطاقة المتجددة موضعة للاستفادة من نمو الطاقة البحرية مع مرور الوقت. NextEra Energy, Inc. (NEE ) هي شركة رائدة في الولايات المتحدة في مجال الطاقة المتجددة ، مع خبرة واسعة في الطاقة البحرية والشبكة التحتية.

تُشغل الشركة من خلال NextEra Energy Resources (NEER) و Florida Power & Light (FPL). FPL هي شركة خدمات عامة خاضعة للتنظيم ، تتمتع بسعة صافية تبلغ 35,052 ميجاوات ، مما يجعلها أكبر شركة خدمات عامة في الولايات المتحدة من حيث عدد العملاء (12 مليون). تُولد هذه الشركة الخاضعة للتنظيم إيرادات وتدفقات نقدية منتظمة ، مما يدعم نمو الأرباح.

تعمل NEER على تشغيل مرافق التوليد والاستثمار في الطاقة النظيفة مثل الوقود المتجدد والغاز الطبيعي وتخزين البطاريات. NextEra Energy Resources هي أكبر شركة توليد طاقة متجددة في العالم ، وتستمر في توسيع خط أنابيب المشاريع. دعم نمو الأرباح القوي والصفقات التكنولوجية الاستراتيجية للفوز المستقبلي ، على الرغم من أنها لا تزال عرضة للسياسات المناهضة للطاقة المتجددة.

تُباع أسهم NextEra حاليًا عند 90.79 دولار ، بالقرب من أعلى مستوياتها الجديدة ، بزيادة 13.63٪ منذ بداية العام و 32٪ خلال العام الماضي. تبلغ الشركة ربحًا لكل سهم (TTM) يبلغ 3.30 دولار ، مع سعر إلى أرباح يبلغ 27.63.

تُdistributed NextEra dividenden يصل إلى 2.73٪. أعلنت الشركة مؤخرًا عن dividenden ربع سنوي يصل إلى 0.6232 دولار لكل سهم ، بزيادة 10٪ عن العام السابق. سجلت NextEra 1.133 مليار دولار في الأرباح المعدلة للربع الرابع من 2025 و 7.683 مليار دولار للعام الكامل. أضافت NEER 7.2 جيجاوات من توليد جديد إلى شبكتها ، ليصل إجماليها إلى 30 جيجاوات ، بما في ذلك خطط لإعادة تشغيل محطة الطاقة النووية Duane Arnold مع جوجل.

“نعتقد أنه لا توجد شركة أفضل من NextEra لبناء البنية التحتية للطاقة المطلوبة لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة في أمريكا” ، قال الرئيس التنفيذي جون كيتشوم. تُتوقع الشركة نموًا في الأرباح المعدلة بنسبة 8٪ على الأقل حتى عام 2032. كما تتوسع في حلول إمداد الغاز الطبيعي من خلال الاستحواذ الاستراتيجي.

تتوقع NextEra أرباحًا لكل سهم معدلة تتراوح بين 3.92 دولار و 4.02 دولار في عام 2026 ، مع نمو الأرباح بنسبة 6٪ سنويًا حتى عام 2028.

الختام

مع نمو الطلب على الطاقة العالمي ، مدفوعًا بالطقس القاسي ومراكز البيانات الاصطناعية ، يصبح نمو الطاقة المتجددة أكثر أهمية لتخفيف الانبعاثات. في حين تُغلب الطاقة الشمسية والرياح على الاستفادة ، فإن طاقة الموجة لديها إمكانية تسريع التحول إلى طاقة أكثر نظافة من خلال تقديم مورد قابل للتنبؤ به وذو كثافة عالية.

يمكن أن تساعد الأبحاث حول التكنولوجيا مثل طاقة الموجة الدوارة على التغلب على الحواجز التقنية التي تحد هذا القطاع. مع سياسات داعمة وستثمارات استراتيجية ، يمكن أن تساعد هذه التطورات على فتح سعة كبيرة جديدة.

انقر هنا لتعلم كل شيء عن الاستثمار في أفضل عشرة أسهم للطاقة المتجددة.

مراجع

1. Clemente, D., et al. Assessment of electricity production and coastal protection of a nearshore 500 MW wave farm. Applied Energy 379, 124950 (2025). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.1249502
2. Iida, T. Linear analysis of a gyroscopic wave energy converter absorbing half of the wave energy over broadband frequencies. Journal of Fluid Mechanics 1029, A20 (2026). https://doi.org/10.1017/jfm.2026.11172