شهدت طاقة الرياح نموًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، وتمثل حاليًا حوالي 8% من إنتاج الطاقة العالمي. ووفقًا لوكالة الطاقة الدولية، ستصبح طاقة الرياح ثاني أكبر مصدر للطاقة المتجددة بعد الطاقة الشمسية بحلول نهاية العقد الحالي، متجاوزة بذلك الطاقة الكهرومائية.
تُعتبر توربينات الرياح أكثر كفاءة من الألواح الشمسية، حيث تستغل في المتوسط حوالي 50% من الطاقة التي تمر عبرها، مقارنة بحوالي 20% للطاقة الشمسية، لكنها أكثر اعتمادًا على الموقع. وتستفيد التوربينات البحرية من الرياح الأقوى وتكون أكثر كفاءة من تلك الموجودة على اليابسة، لكنها أيضًا أكثر تكلفة في البناء والصيانة.
وفي المملكة المتحدة، أصبحت طاقة الرياح أكبر مصدر للطاقة لأول مرة في عام 2024، وتسعى شركة ناشئة تُدعى دريفت (Drift) لاستخراج المزيد من الطاقة من الرياح البحرية، وذلك عبر مطاردتها بفعالية باستخدام قارب شراعي مخصص للسباق.
يقول بن ميدلاند، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة دريفت: "نحن ننتج الطاقة المتجددة في المحيط باستخدام المراكب الشراعية، ونقوم بتوصيلها إلى الموانئ حول العالم". وقد قامت الشركة ببناء نموذجَين أوليين، يزيد طولهما قليلاً عن 5 أمتار، وقدمتهما لأول مرة في عام 2022 في سباقات سيل جي بي في ميناء بليموث بالمملكة المتحدة.
هايدروفويل
زودت القوارب الشراعية عالية الأداء بـ"هايدروفويل" (hydrofoils)، وهي أجنحة مائية ترفعها عن سطح الماء، بالإضافة إلى توربين تحت الماء، والذي يشبه المروحة ولكنه يعمل بطريقة معاكسة، حيث يلتقط الطاقة عندما تبحر السفينة عبر الماء. تُستخدم هذه الطاقة المتجددة لتشغيل جهاز يسمى "وحدة التحليل الكهربائي" (electrolyzer)، والذي يحوّل مياه البحر إلى غاز الهيدروجين ويخزّنه على متن القارب، ليكون جاهزًا للتفريغ في الميناء. يمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين كوقود نظيف لتشغيل العمليات الصناعية أو للسيارات والطائرات والسفن.
يضيف ميدلاند: "هذه فئة جديدة تمامًا من الطاقة المتجددة المتنقلة. إنها لا تحتاج إلى بنية تحتية للشبكة، ولا إلى كابلات تحت المحيط، ولا إلى قواعد أو مراس. إنها، إذا جاز التعبير، توربينات رياح 'حرة الحركة'".
لطالما استخدم البشر الرياح لدفع السفن لآلاف السنين، وتشهد السفن التي تعمل بالرياح نهضة كطريقة لإزالة الكربون من الشحن العالمي. وتهدف شركة دريفت إلى الذهاب أبعد من ذلك: "فلسفة شركتنا بسيطة للغاية، لماذا لا تستطيع السفينة إنتاج الطاقة المتجددة بدلاً من استهلاك الطاقة للتحرك عبر الماء؟"
أحد المكونات الرئيسية في تقنية دريفت هو خوارزمية تبحث عما يسميه ميدلاند "ظروف غولدي لوكس" (Goldilock conditions) - وهي رياح قوية بما يكفي لتوليد الطاقة دون أن تكون خطرة. "تقوم خوارزمية غولدي لوكس بإبحار 6 ملايين ميل افتراضي في 0.02 ثانية لاختيار الميل التالي من المسار الأمثل، وهذا النوع من البيانات لم يكن متاحًا قبل 10 أو 15 عامًا فقط"، كما يقول. "عندما تجمع كل ذلك معًا (مع التكنولوجيا الموجودة على متن القارب)، تحصل على ما يشبه 'قارب صيد للطاقة'".
الوضع الحالي
في الوقت الحالي، تنتج النماذج الأولية بضعة كيلوواط فقط من الطاقة، وهو ما يعادل توربين رياح حضري صغير. وتعمل دريفت على تصميم جديد بمدى 1.5 ميغاواط، يضاهي توربين رياح أكبر يبلغ ارتفاعه حوالي 91 مترًا، ومن المتوقع أن يكون في الماء "خلال العامين المقبلين"، وستشتق منه النماذج التجارية. سيكون طول هذه السفن 58 مترًا وستنتج ما يصل إلى 150,000 كيلوغرام من غاز الهيدروجين سنويًا.
ستظل هذه القدرة أقل من متوسط التوربينات المركبة حديثًا، والذي كان 3.2 ميغاواط في الولايات المتحدة عام 2022. لكن ميدلاند يقول إن السفن ستتمتع بكفاءة أعلى مقارنة بتوربينات الرياح، مما يعني أن إمكاناتها ستكون "أكثر معادلة لتوربين بقوة ثلاثة أو أربعة ميغاواط أو حديقة شمسية بقوة سبعة ميغاواط".
ستكون تكلفة السفينة الأولى باهظة للغاية، حوالي 20 مليون جنيه إسترليني (حوالي 24 مليون دولار)، بسبب كمية البحث والتطوير التي ستدخل فيها. ولكن مع الإنتاج على نطاق واسع، ستنخفض التكلفة إلى "بضعة ملايين" فقط، ويقدر ميدلاند أن الشركة يمكنها الحصول على طلبات أولية لأكثر من 40 سفينة.
ستبحر سفن دريفت في المياه الدولية، في مواقع مثل شمال المحيط الأطلسي ومنطقة الكاريبي. وستحمل السفن علم دولة ما وتلبي المعايير البحرية. ستكون السفن في البداية مزودة بطاقم، ولكن الهدف هو جعلها ذاتية القيادة. ستحتاج السفن إلى تفريغ الهيدروجين في الميناء مرة واحدة في الأسبوع في المتوسط، أو كل 10 أيام إذا كانت الظروف الجوية المثلى بعيدة عن الشاطئ.
سيتم تشغيل السفن نيابة عن عملاء دريفت، الذين يتوقع ميدلاند أن يكونوا بشكل أساسي من الصناعات الثقيلة، والدول الجزرية التي ترغب في زيادة إنتاجها من الطاقة، وشركات النقل البحري، بما في ذلك مشغلو سفن الشحن أو السفن السياحية الذين يبحثون عن وقود بديل. ويقول إن الأسطول التجاري الأول سيجعل الهيدروجين أرخص مما لو تم "ربط وحدة تحليل كهربائي بالشبكة في المملكة المتحدة"، وأن التعادل مع أرخص أنواع الهيدروجين، المصنوع من الوقود الأحفوري، سيتم تحقيقه بحلول عام 2030.
تقول دريفت إن السفن لن تقتصر على إنتاج الهيدروجين، بل يمكن تعديلها لإنتاج الأمونيا الخضراء أو الميثانول الأخضر. ويمكنها أيضًا تشغيل مراكز بيانات على متنها أو أنظمة التقاط الكربون، وحتى المساعدة في استكشاف المحيط: "تتحرك سفننا مثل الفراشة في الحديقة"، كما يقول ميدلاند. "يبدو الأمر عشوائيًا، لكنه في الواقع فعال للغاية"، مما يعني أنها يمكن أن تولد وتجمع البيانات من أجزاء من المحيط نادرًا ما يتم الوصول إليها، مما يساعد في نماذج الطقس ورسم خرائط الحياة البحرية.