وصلت سعة الطاقة الريحية البحرية إلى رقم قياسي قدره 19 جيجاواط من التركيبات الجديدة عالميًا في 2025، مدفوعة بانخفاض التكاليف ودعم السياسات لمشاريع السواحل والمياه العميقة. على عكس الرياح البرية، تستفيد التركيبات البحرية من رياح أقوى وأكثر ثباتًا وقلّة قيود الأراضي—ولكنها تواجه بيئات بحرية قاسية ومتطلبات هندسية معقدة.
الابتكارات التكنولوجية
تكبير حجم التوربين وتصميم الشفرة
دفعت الشركات تصنيفات التوربين من 8 ميجاواط إلى أكثر من 15 ميجاواط عن طريق إطالة الشفرات—التي تجاوزت الآن 100 متر—لتحقيق عوامل قدرة أعلى. ومع ذلك، تُفاقم الشفرات الطويلة التحديات الهيكلية والمواد. يمكن لتآكل الحواف جرّاء الأمطار ورذاذ الملح أن يتلف سطح الشفرات التي تصل سرعة أطرافها إلى 300 كم/س، مما يقصر عمرها التشغيلي إذا لم يُعالج. تعمل المركز الوطني للطاقة المتجددة في المملكة المتحدة على توسيع منشأة اختبار بليث لاستيعاب شفرات بطول يصل إلى 150 م، مع تطوير مواد مركبة وطلاءات مضادة للتآكل للحد من التلف.
منصات الرياح العائمة
تتطلب المواقع البحرية العميقة التي تزيد عن 60 م عمقًا تأسيسات عائمة (تصاميم العوامة، وشبه الغاطسة، وأرجل الشدّ). أظهرت مشاريع رائدة في النرويج واسكتلندا أن التوربينات العائمة قادرة على استغلال رياح عالية السرعة بتأثير أقل على قاع البحر. يؤكد بحث مبادرة “التحديات الكبرى” التابعة للمختبر الوطني للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة على تحسين ديناميكيات المنصة وأنظمة التثبيت لتحمّل العواصف مع تقليل خسائر الطاقة الناتجة عن حركة المنصة.
الرقمنة والصيانة التنبؤية
تمكن المستشعرات المتقدمة، وتصوير الرياح بتقنية LiDAR، ونماذج التوأم الرقمي من رصد تحميل التوربين، وانحراف الشفرات، والتآكل في الوقت الفعلي. تشير تقارير رصد مواقع الرياح البحرية إلى أن تقييم المواقع باستخدام LiDAR يوفر تنبؤات أكثر دقة لموارد الرياح، مما يحسن من تخطيط التخطيط وإدارة الأحمال. تحلل خوارزميات التعلم الآلي بيانات SCADA للتنبؤ بأعطال المكونات، خافضةً من فترات التوقف غير المخطط وتكاليف التشغيل والصيانة.
التحديات الرئيسية
اللوجستيات والتركيب
يتطلب تركيب وصيانة التوربينات البحرية سفنًا متخصصة وبُنى تحتية موانئية قوية. لقد فاق توسيع حجم التوربينات توفر أدوات الحفر الرافعة الثقيلة، مما خلق اختناقات في الجداول الزمنية. كما أدت قيود سلاسل الإمداد—المفاقمة بالتوترات الجيوسياسية—إلى رفع التكاليف وأوقات التسليم لمكونات البحر.
تآكل المواد
تسرّع التعرض البحري التآكل في أبراج الفولاذ والمكونات الكهربائية. يجب أن توازن الطلاءات الواقية بين المتانة والالتزام باللوائح البيئية. تواجه المصفوفات المركبة للشفرات تحللًا مائيًا وأضرار الأشعة فوق البنفسجية، مما يستلزم فحوصات متكررة وحملات إصلاح تُثقل ميزانيات التشغيل والصيانة.
الأطر التنظيمية والسوقية
في ألمانيا، توقفت سعة الرياح البحرية عند 9.2 جيجاواط في النصف الأول من 2025، مع 1.9 جيجاواط قيد الإنشاء لكن دون وصلات جديدة بالشبكة بسبب عيوب في تصميم المزادات. تحث الهيئات الصناعية على توسيع فترات تنفيذ المشاريع وتطبيق عقود الفروقات (CfDs) لتحقيق استقرار في عوائد المشروعات وتنسيق المزادات عبر أوروبا.
تكامل الشبكة والاستقرار
يتطلب الرياح البحرية على نطاق واسع تحديثات كبيرة للشبكة وروابط الربط. يمكن للتوليد المتغير أن يضغط على استقرار النظام؛ توفر تقييم الخطوط الديناميكي والنشر المشترك للتخزين حلولًا جزئية لكنها تزيد التعقيد. يجب على الدول التي تستهدف حصصاً عالية من المتجددة تنسيق تخطيط النقل مع مراحل نشر التوربينات.
دروس من الأسواق الرائدة
- المملكة المتحدة: بأكثر من 14 جيجاواط عاملة، استفادت من موانئ المستوى الأول المعدلة لتجميع التوربينات، وأقامت مزادات CfD خالية من الدعم تشجع الانضباط في التكاليف.
- ألمانيا: تبقى أهداف 30 جيجاواط بحلول 2030 مهدّدة دون إصلاح المزادات؛ وكشفت تأخيرات التصاريح الأخيرة عن الحاجة لتبسيط اللوائح.
- اليابان: تظهر مشاريع الرياح العائمة الناشئة في توهوكو تعاونًا بين القطاعين العام والخاص، مع تمويل وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة لأبحاث السبائك المقاومة للتآكل وتقنيات التثبيت المتقدمة.
النظرة المستقبلية
للحفاظ على نمو الرياح البحرية نحو سيناريو 300 جيجاواط بحلول 2030 حسب توقعات IEA، يجب على المعنيين:
- توسيع البنية التحتية المتخصصة: زيادة أساطيل السفن الرافعة الثقيلة والموانئ العميقة.
- تطوير أبحاث المواد: الاستثمار في المركبات والطلاءات ومثبطات التآكل المخصصة للبيئات البحرية.
- مواءمة آليات السوق: توحيد مزادات وعقود الفروقات عبر المناطق لتقليل مخاطر الاستثمار.
- تعزيز النظم الرقمية: نشر المستشعرات الشاملة ومنصات البيانات الموحدة للصيانة التنبؤية والإدارة المتكاملة للشبكة.
- تقوية سلاسل الإمداد: تنويع قواعد التصنيع وتأمين المواد الحيوية لمواجهة الصدمات الجيوسياسية والسوقية.
تقف الرياح البحرية في طليعة الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة، مدفوعةً بالابتكار نحو أحجام قياسية للتوربينات، ومنصات عائمة، وأنظمة صيانة رقمية. ومع ذلك، يعتمد مستقبل القطاع على تجاوز العقبات اللوجستية والموادية والتنظيمية. من خلال الاستفادة من الدروس المستفادة من الأسواق الناضجة وتنسيق التكنولوجيا والسياسة والاستثمار، يمكن لطاقة الرياح البحرية أن تفي بوعدها كركيزة لنظام طاقة مقاوم ومنخفض الكربون.
