دعم الانتقال إلى الطاقة النظيفة: إزالة الكربون من أسطول التوربينات الغازية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا

دور الغاز في معالجة الإشكاليات الثلاثية للطاقة

"لا يقتصر التحدي الذي يواجه قطاع الطاقة اليوم على مجرد تقليل انبعاثاته الكربونية، وإنما نحن بحاجة أيضاً إلى معالجة الإشكاليات الثلاث المتعلقة بالطاقة والمتمثلة في الاستدامة والأسعار المقبولة والموثوقية، خاصةً في ظل الطلب المتزايد عالميًا على الكهرباء"، بحسب جوزيف أنيس، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة "جنرال إلكتريك لطاقة الغاز" في أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا. 

ولا يزال هناك نحو 770 مليون شخص حول العالم يفتقرون لإمكانية الحصول على الكهرباء الموثوقة، وفيما تحقّق مصادر الطاقة المتجددة نمواً سريعاً – وهي استثمارات ضرورية بلا شك - فإن هذا النمو لا يحدث بالسرعة الكافية. ولا يزال من المتوقع أن توفّر الطاقة المتجددة أقل من نصف إمدادات الكهرباء العالمية بحلول عام 2040. كما يمكن أن يؤدي الانتشار الكبير لمصادر الطاقة المتجددة إلى تفاوت في إمدادات الطاقة تتعذر معالجته حتى باستخدام الحلول المتاحة حالياً لتخزين الطاقة بالبطاريات. ويرى السيد أنيس أنه "في هذا السياق، يمكن للانتشار السريع لطاقة الغاز والطاقة المتجددة معاً أن يؤدي حالياً لخفض الانبعاثات الكربونية بشكل كبير على نطاق واسع، مع الاستمرار في تطوير التقنيات االلازمة لتوليد الطاقة ذات الانبعاثات المنخفضة أو شبه المعدومة".

ويشجّع الوصول إلى طاقة غازية مرنة وموثوقة، على إقامة استثمارات أكبر في مصادر الطاقة المتجددة دون الخوف من انقطاع إمدادات الكهرباء؛ فهي تتيح سعة مرنة وموثوقة يمكن زيادتها أو خفضها بسرعة أياً كان توقيت اليوم أو الموسم أو الطقس، كما أنها تتمتع بأدنى انبعاثات كربونية بين مصادر الكهرباء المولدة من الوقود الأحفوري. علاوةً على ذلك، يُمكن لمحطات توليد الطاقة الغازية الحالية والمستقبلية تجنّب احتباس ثنائي أكسيد الكربون باستخدام أنواع الوقود منخفضة الكربون، إلى جانب تقنيات احتجاز الكربون.

وبالنظر إلى هذا الدور المهم الذي تلعبه الطاقة الغازية اليوم وفي المستقبل القريب ، فضلاً عن مليارات الدولارات المستثمرة في التوربينات الغازية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا وحول العالم؛ فمن الضروري معرفة كيفية إزالة الكربون من قاعدة المعدات المركّبة على المديين القريب والبعيد. ويضيف السيد أنيس هنا: "يمكن التعامل مع إزالة الكربون في قطاع الطاقة من خلال الحد من الانبعاثات الكربونية على أساس جرام واحد لكل كيلوواط ساعي. وأي شيء يمكننا القيام به لتقليل كثافة هذه الانبعاثات يدعم جهود حماية المناخ بلا شك. وفي الواقع، شاركت مؤخراً في مؤتمر الأطراف ’كوب 27‘ بمصر، وكان أحد الأسئلة التي طُرحت كثيراً هو عما يمكننا القيام به للمساعدة في تقليل كثافة انبعاثات الأسطول الحالي لمعدات توليد الطاقة المركّبة".

حلول التحديث: حلول فورية فعّالة  بأسعار معقولة

هنا يأتي دور حلول التحديث. فبحسب ستيفن كيسينجر، نائب رئيس الخدمات التعاقدية في شركة "جنرال إلكتريك لطاقة الغاز"، "يمكن لحلول التحديث أن تزيد اليوم من كفاءة وإنتاجية ومرونة ووفرة التوربينات الغازية في آنٍ معاً، مع تقليل استهلاك الوقود لكل كيلوواط ساعي من الكهرباء المولدة، وهي حلول تغطي تكاليفها ويمكن تنفيذها في أقل من بضعة أشهر. وقد كنت في زيارة لمنطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا مؤخراً، حيث نفّذت فرقنا عمليات تحديث  مختلفة عبر المنطقة، مما أثمر عن نتائج مذهلة لعملائنا ومجتمعاتنا في آنٍ معاً".

وفي قطر، توفّر "جنرال إلكتريك" حل تحديث مسار الغاز المتقدم (AGP) لتركيبه على 4 توربينات غازية من طراز 9F في أحد المصاهر. وتم تركيب هذه التقنية في أكثر من 400 وحدة عبر خمس قارات، وكانت المرة الأولى التي يتم نشرها ضمن قطر. ومن المتوقع لهذه الخطوة أن تساعد في دعم قدرات توليد الطاقة الكهربائية لتصل إلى 96,7 ميجاواط مع تعزيز كفاءة عمل المحطة، ووفرة التوربينات الغازية، وتقليل التكاليف التشغيل  عبر زيادة الفترة الفاصلة بين الصيانة المخطط لها من 24 ألف ساعة عمل إلى 32 ألف ساعة، وللحد من انبعاثاتها الكربونية عند نفس المستوى من توليد الطاقة بما يصل إلى 67 ألف طن سنوياً، ما يعادل إزالة 14 ألف سيارة عن طرقات قطر. وبهذه الطريقة، يساعد حل التحديث في تعزيز الاستدامة التشغيلية تماشياً مع أهداف رؤية قطر الوطنية 2030 الرامية لتعزيز التنمية الاقتصادية مع حماية البيئة.

وأضاف كيسينجر: "هناك مثال آخر وهو حل التحديث MXL2 الخاص بنا والذي يتيح تشغيل التوربينات الغازية من طراز GT13E2 لتحقيق زيادة تصل إلى 1,5% في كفاءة الدورة المركبة وتوسيع فترات الفحوصات والتحقّق بما يعادل 48 ألف ساعة عمل. ويجمع التحديث بين أحدث تقنيات ’جنرال إلكتريك‘ وخبرات طويلة في التعامل مع التوربينات الغازية من طراز GT13E2 تتجاوز 10 ملايين ساعة تشغيل".

كما نجحت "جنرال إلكتريك لطاقة الغاز" في دولة الإمارات العربية المتحدة بتعزيز كفاءة وأداء التوربينات الغازية من طراز GT13E2من خلال تزويدها بحلول التحديث MXL2 خلال مشروع تم تنفيذه في عام 2020. وجاءت هذه المبادرة في عقب الاستكمال الناجح لتطبيق حلول تحديث مشابهة على اثنين من التوربينات الغازية الأخرى في أبو ظبي. وتمكنت الشركة من استكمال المشروع في غضون 6 أشهر، لتتخطى مختلف التحديات التي تسببت بها جائحة كوفيد-19. وساهم هذا التحديث في زيادة القدرة الإنتاجية للتوربين الغازي بما يعادل 10,7 ميجاواط باستخدام نفس الكمية من الوقود.

المسار المستقبلي

تجدر الإشارة إلى الخيارات الأخرى التي يمكن أن تدعم إزالة الكربون بشكل أعمق من معدات توليد الطاقة الغازية المركّبة. ويمكن تحويل محطات توليد الطاقة ذات الدورة البسيطة إلى العمل بنظام الدورة المركّبة لدعم توليد ما يصل إلى 50% من الطاقة باستخدام نفس كمية الوقود، في أقل من 24 شهراً. وعلى المدى الطويل، من المتوقع أيضاً أن تصبح أنواع الوقود منخفضة الكربون مثل الهيدروجين والأمونيا، بالإضافة إلى تقنيات أخرى مثل حلول احتجاز الكربون، اقتصادية أكثر ومتاحة على نطاق واسع.

وتحظى منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا بالعديد من العناصر اللازمة لإنتاج الهيدروجين الأزرق والأخضر، ولتحقيق أغراض مختلفة مثل توليد الطاقة والنقل وغيرها؛ بما في ذلك مساحات الأراضي الشاسعة الملائمة لمشاريع الطاقة المتجددة؛ وإمكانية الوصول إلى أشعة الشمس ومياه البحر؛ وخزانات النفط والغاز المستنفدة لتخزين ثنائي أكسيد الكربون بأمان؛ واحتياطيات الغاز الطبيعي الكبيرة. كما تشهد منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا تركيزاً قوياً للصناعات ذات الاستهلاك الكثيف للطاقة مثل المصاهر والنفط والغاز والإسمنت وغيرها. ويمكن توظيف حلول احتجاز الكربون بشكل فعال في هذه المجموعات الصناعية، خاصةً وأنها حلول مثبتة تم نشرها فعلياً . وعلى سبيل المثال، تمتلك "جنرال إلكتريك" أكثر من 100 توربين غازي يعمل على الوقود الذي يحتوي على الهيدروجين على مستوى العالم، ويحقق  أكثر من 8 ملايين ساعة عمل ومؤخراً، تم تشغيل توربين غازي GE LM6000 يعمل بتقنيةaeroderivative  على الوقود المخلوط بالهيدروجين في مصر، لأول مرة في القارة الأفريقية خلال مؤتمر الأطراف "كوب 27". كما يتم حالياً استخدام حلول احتجاز الكربون في قطاع النفط والغاز في دولة الإمارات والمملكة العربية السعودية.

وعلى الصعيد المستقبلي، ونظراً لاتساع نطاق استخدام هذه الحلول وزيادة تنافسيتها من الناحية الاقتصادية، فإنها توفر مسارات محتملة لنشر تقنيات التوربينات الغازية من أجل المساعدة في معالجة إشكاليات الطاقة تحقيق الحياد الكربوني في نهاية المطاف.