05
الثلاثاء, يوليو

كم استثمرنا من طاقة لننتج الطاقة؟!

Typography
  • Smaller Small Medium Big Bigger
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times
الطاقة الناتجة / الطاقة المُستثمَرة :
EROI «Energy Return On (energy) Invested»
كانت أولى مصادر النفط متواجدة بالقرب من سطح الأرض ولكن اليوم نحن بحاجة الى بذل مجهود أكبر للحصول على النفط. فمثلاً في عام 1930 كان إنتاج النفط والغاز يتطلب استهلاك برميل نفط واحد للحصول على 100 برميل مكافئ نفط ولكن ومع ازدياد الحاجة إلى الطاقة تم استخراج النفط من أماكن أكثر صعوبة مثل البحار, وبالتالي في عام 2005 أصبح يلزم استهلاك برميل نفط واحد لإنتاج حوالي 14.5 برميل نفط. وتعتبر هذه الحالة مشكلة متزايدة مع ازدياد الحاجة إلى استخراج الوقود الأحفوري.
ويُعرَّف مفهوم نسبة الطاقة الناتجة / الطاقة المُستثمَرة Energy returned on energy invested على أنه النسبة بين مقدار الطاقة التي نحصل عليها إلى الجهد اللازم للحصول عليها.

EROI = الطاقة العائدة ÷ الطاقة المستثمرة

وكمثالٍ على الطاقات المتجددة: فإنه إذا تم استخدام 200 ميغا واط ساعي لبناء عنفة ريحية وكانت تنتج 200 ميغا واط ساعي في السنة وكان العمر التقديري للعنفة 20 سنة بالتالي يكون معامل الـEROI لهذه العنفة مساوياً لـ 20 وذلك من ضرب الـ 200 ميغاواط ساعي سنوياً بـ 20 سنة وقسمتها على 200 واط ساعي


Image: sources
إن هذه القيمة صحيحة بشكل تقريبي. فعند بناء عنفة ريحية نحصل على طاقة ناتجة أكثر بـِ 20 مرة من الطاقة المصروفة لبناء العنفة، وهنا قائمة لنسب الطاقة الناتجة إلى الطاقة المصروفة لمختلف أنواع الوقود والطاقة:


Image: sources
من الجدول يمكن ملاحظة أن اختلاف طريقة استخرج الطاقة يعطي معامل مختلف للطاقة المُنتَجة مقابل الطاقة المستثمرة. وأن الطاقة اللازمة لإنتاج الطاقة تتغير مع مرور الزمن.
كل شيء بحاجة إلى استثمار طاقة في البدء. فإذا رغبنا ببناء مزرعة ريحية فيجب علينا تصنيع الفولاذ والألمنيوم وبناء الإنشاءات وهذا يتطلب طاقة. تكمن المشكلة الحقيقة إن الوضع متجه نحو الأسوء, فمثلاً إنتاج النفط والغاز كان يملك عائد طاقة تقدر ب 35. لكن في عام 2005 انخفض العائد إلى حوالي 14.5. وإن مصادر النفط في المستقبل تملك عائد أقل فالنفط الصخري يملك عائد للطاقة يساوي 5. وبالتالي فإننا سنحصل على 5 براميل نفط مقابل كل برميل نفط نستثمره للحصول على النفط.
تعتبر الطاقة المائية جيدة جداً عند النظر من ناحية عائدية الطاقة. فعلى الرغم من الطاقة الكبيرة اللازمة لبناء السدود والعنفات, إلا أن الطاقة المنتجة مقابل الطاقة المستثمرة تعتبر عالية. ولكن معظم الطاقات المتجددة الأخرى ليست بنفس الجودة. فالخلايا الكهروضوئية على سبيل المثال تملك معاملاً عائداً للطاقة مساوي لـ 6.8. وبالتالي يجب علينا أن نستثمر الكثير من الطاقة لتصنيع التجهيزات المستخدمة في الطاقات المتجددة.
وبشكل مماثل, فأحد مصادر الطاقة الذائعة الصيت المتمثلة في الوقود الحيوي تملك معاملاً منخفضاً جداَ لعائد الطاقة. قد يختلف عائد الطاقة للوقود الحيوي من بلد لآخر إلا أن معظم التقديرات في الولايات المتحدة أعطلت قيمة 1.3 لعائد الطاقة المُنتَجة من خلال الإيثانول الناتج عن الذرة. وبالتالي فلكل برميل نفط مستثمر في صناعة الوقود الحيوي نحصل على برميل وثلث مكافئ من النفط.
إذا كان عائد الطاقة مساوياً أو أصغر من الواحد فهذا يعني أن الطاقة المستهلكة في الإنتاج تساوي أو أكبر من الطاقة المنتجة وهذا يشبه التجارة الخاسرة عند استثمار الأموال وبالتالي فإن استثمار وقود بمعامل عائد طاقة مساوي أو أقل من الواحد غير مفيد للمجتمع.

أخيراً توجد طريقة شائعة وبسيطة لتقييم الجدارة الاقتصادية للاستثمار في مجال الطاقة هي طريقة حساب فترة الاسترداد energy pay back period وهي عدد السنوات اللازمة من كلفة الطاقة المدخرة (أو الموفّرة) لاسترداد التكلفة المبدئية للاستثمار؛ ففي طاقة الرياح مثلاً تقدر التكلفة الإجمالية للتوربينات وتقسم على الفرق بين كلفة الطاقة التي تم تأمينها في العام وكلفة التشغيل السنوية.
للتوضيح؛ لنفرض أن نظام الإمداد السكني بالكهرباء من فئة 5 كيلو واط بواسطة عنفات الرياح يكلف 15 ألف دولاراً لإنشائه. ليكن سعر الكيلو واط الساعي 6 سنتات ولتكن التوربينات الريحية قادرةً على إنتاج 10 آلاف كيلو واط سنوياً وبفرض أن التوربينات تحتاج لتشغيلها وصيانتها إلى سنت واحد لكل كيلو واط ساعي تنتجه في العام فتكون الكلفة التشغيلية = 0.01 × 10000 = 100 دولار في السنة عندها يكون ما تم توفيره بالاعتماد على الرياح مساوياً لـ (0.06 × 10000) – 100 = 500 دولار سنوياً وتكون فترة الاسترداد مساويةً لـ 15000 ÷ 500 = 30 سنة تلزم لصاحب منشأة التوربينات الريحية ليسترد ما دفعه أثناء الإنشاء من بيع الكهرباء.

المصادر:
- Murphy, D.J.; Hall, C.A.S. (2010). "Year in review EROI or energy return on (energy) invested". Annals of the New York Academy of Sciences 1185: 102–118
هنا