إطلاق العنان للطاقة الحرارية الأرضية العالمية: مسارات وآفاق النشر واسع النطاق لتقنيات الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي

إطلاق العنان للطاقة الحرارية الأرضية عالميًا: مسارات وآفاق نشر تقنيات الجيل القادم على نطاق واسع

ظلّت الطاقة الحرارية الأرضية تُعتبر منذ زمن طويل مصدرًا للطاقة المتجددة يملك إمكانات هائلة، لكن يصعب استغلاله على نطاق واسع. غير أنه مع التقدم في تقنيات الحفر الذي أوجدته ثورة الصخر الزيتي في الولايات المتحدة، تعمل تقنيات الجيل الجديد من الطاقة الحرارية الأرضية — وهي الأنظمة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) والأنظمة الحرارية الأرضية ذات الحلقة المغلقة (AGS) — على دفع هذا المورد من “الهامش” إلى “التيار الرئيسي”. وتشير دراسة بحثية صادرة عن مؤسسة كارنيغي للسلام الدولي في يوليو 2025 إلى أن الإمكانات العالمية للطاقة الحرارية الأرضية قفزت إلى مستوى لا يسبقه سوى الطاقة الشمسية، ومن المتوقع أن تدخل أولى المشاريع التجارية حيز التشغيل في عام 2026.

من الهامش إلى التيار الرئيسي: مسيرة تطور الطاقة الحرارية الأرضية

يعود توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية إلى أكثر من قرن من الزمن. ففي عام 1904، استخدمت إيطاليا البخار الحراري الأرضي لأول مرة لتدوير عنفة، ومن ثم انتشرت هذه التقنية تدريجيًا إلى الولايات المتحدة ونيوزيلندا واليابان. وفي سبعينيات القرن العشرين، طوّرت آيسلندا الطاقة الحرارية الأرضية بشكل كبير لمواجهة أزمة النفط. وبحلول الثمانينيات، بدأت المكسيك والفلبين وتركيا وكينيا أيضًا في استغلال الطاقة الحرارية الأرضية. وحتى نهاية عام 2022، بلغت القدرة المركّبة للطاقة الحرارية الأرضية عالميًا نحو 16 غيغاواط موزعة على 30 دولة على الأقل، لكنها لم تمثل سوى حوالي 0.34% من هيكل توليد الكهرباء في العالم.

وعلى مدى العقود الماضية، وضع كلٌّ من الغاز الطبيعي الرخيص والنمو السريع لطاقتي الرياح والطاقة الشمسية الطاقةَ الحرارية الأرضية في موقع غير مواتٍ ضمن القدرات المضافة حديثًا. فقد واجه قطاع الطاقة الحرارية الأرضية صعوبة في تحقيق وفورات الحجم، إذ إن معدّات التوربينات فيه مصنوعة في الغالب حسب الطلب، كما أن معدل التعلّم فيه أقل بكثير من معدلي طاقة الرياح والطاقة الشمسية. ومع ذلك، أصبحت إندونيسيا وكينيا وتركيا في السنوات الأخيرة محركات النمو العالمي للطاقة الحرارية الأرضية، مدعومةً بسياسات سارعت في تطوير القطاع.

تقنيات الجيل القادم من الطاقة الحرارية الأرضية: أنظمة EGS والأنظمة ذات الحلقة المغلقة

يكمن مفتاح تقنيات الجيل القادم في تجاوز القيود الجيولوجية للأنظمة الحرارية المائية التقليدية. فموارد الصخور الجافة الساخنة واسعة الانتشار، لكنها تفتقر إلى السوائل الطبيعية. في سبعينيات القرن الماضي، حاول مختبر لوس ألاموس الوطني الأمريكي لأول مرة إنشاء خزان اصطناعي عبر التكسير، وهو ما يُعرف بالنظام الحراري الأرضي المحسّن (EGS). كما جرت محاولات مماثلة في فرنسا واليابان خلال الثمانينيات، لكنها باءت بالفشل تقنيًا. وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أدت تجارب في كوريا الجنوبية وسويسرا إلى نشاط زلزالي، مما أوقف الأبحاث. وحتى العقد الثاني من هذا القرن، نجحت الحكومة الأمريكية، بفضل دعمها للتمويل البحثي والأراضي العامة، في حل بعض المشكلات التقنية لأنظمة EGS تدريجيًا، مستفيدةً من تقنيات الحفر وإكمال الآبار المتراكمة منذ ثورة الصخر الزيتي.

وفي الوقت نفسه، ظهر النظام الحراري الأرضي ذو الحلقة المغلقة (AGS) بوصفه نهجًا بديلًا في أواخر العقد الأول من القرن الحالي. فهو يدوّر سائلًا في دورة مغلقة، دون الحاجة إلى مياه خارجية أو تكسير للصخور. وحاليًا، يقف كل من نظامي EGS والحلقة المغلقة على أعتاب المرحلة التجارية، إذ من المتوقع أن تبدأ أولى المنشآت تشغيلها في عام 2026. بالإضافة إلى ذلك، هناك أبحاث تستهدف الأحواض الرسوبية والصخور فائقة الحرارة (SHR)، غير أن هذا الأخير لا يزال في مراحل البحث والتطوير المبكرة.

تراجع التكاليف والقدرة التنافسية السوقيةالتكلفة هي العامل الحاسم في تحديد ما إذا كانت الطاقة الحرارية الأرضية قابلة للنشر على نطاق واسع. يُظهر التقرير أن تكلفة الكهرباء من نظم الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) تتراوح حاليًا بين 100 و240 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة، وهي قريبة من تكلفة الطاقة النووية الجديدة. لكن التحليلات تتوقع أن تنخفض تكلفة EGS إلى 80 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة بحلول عام 2030، وإلى 50 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة بحلول عام 2035، مما سيجعلها قادرة على منافسة توليد الكهرباء بالغاز الطبيعي، وتقع بين طاقة الرياح البرية وطاقة الرياح البحرية من حيث التكلفة. والأهم من ذلك، أن معدل التعلم في حفر EGS قد وصل إلى 35%، وهو أعلى من معدل بطاريات أيونات الليثيوم البالغ 30% والطاقة الشمسية البالغ 24%، مما يشير إلى أن وفورات الحجم ستظهر بسرعة.

أما بالنسبة للأنظمة ذات الحلقة المغلقة، فإن عدم اليقين في التكلفة أكبر. ففي المناطق ذات التدرج الحراري الأرضي المرتفع، تبلغ التكلفة حوالي 105 دولارات لكل ميغاواط/ساعة، بينما قد تصل إلى 321 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة في مناطق الموارد منخفضة الجودة. لكن التقرير يشير إلى أن الأنظمة ذات الحلقة المغلقة تتمتع بميزة فريدة في مجال التدفئة الإقليمية، حيث يمكن أن تصل كفاءة التدفئة إلى 90%، بينما تبلغ كفاءة توليد الكهرباء حوالي 20% فقط. وهذا يجعل تكلفة مشاريع الأنظمة ذات الحلقة المغلقة في سيناريوهات التدفئة التي لا تتطلب توربينات أقل بنسبة 30% إلى 50%. بالإضافة إلى ذلك، تستهلك الأنظمة ذات الحلقة المغلقة كميات أقل من المياه، وتتجنب مخاطر الزلازل الناجمة عن التكسير الهيدروليكي، مما قد يمنحها ميزة تنظيمية أكبر في أوروبا ومناطق أخرى.

استنادًا إلى بيانات GeoMap™ من مشروع Project InnerSpace، ومع الأخذ في الاعتبار المؤشرات الصناعية والسياساتية والتنظيمية والسوقية، قيّم التقرير 30 دولة مناسبة لنشر الجيل التالي من تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية. بالإضافة إلى الدول الكبرى التقليدية في هذا المجال مثل ألمانيا وإندونيسيا وكينيا والمكسيك وتركيا، وجد التقرير أيضًا أن أستراليا ورومانيا وكولومبيا وفيتنام تمتلك إمكانات من الدرجة الثانية، بينما تمتلك ماليزيا والمملكة العربية السعودية وتنزانيا والأرجنتين إمكانات طويلة الأجل. ويشير التقرير أيضًا إلى أن أمريكا الشمالية هي مركز للابتكار في مجال الطاقة الحرارية الأرضية، لكن الإمكانات العالمية تتجاوز ذلك بكثير.

وهذا يتيح فرصًا جديدة تمامًا للدول التي تفتقر إلى الموارد الحرارية المائية التقليدية. ومع نضج التكنولوجيا، من المتوقع أن تنتشر الطاقة الحرارية الأرضية عالميًا مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

على الرغم من الآفاق الواعدة، لا تزال مشروعات الطاقة الحرارية الأرضية تواجه العديد من التحديات. فشلت مشاريع EGS المبكرة بسبب تعقيد تقنيات إكمال الآبار، كما أثارت بعض التجارب نشاطًا زلزاليًا مما أثار مخاوف الجمهور. كما أن عملية التكسير الهيدروليكي في EGS كثيفة الاستهلاك للمياه، وقد تكون مقيدة في المناطق التي تعاني من شح المياه. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكاليف الاستكشاف والحفر في المراحل المبكرة لمشاريع الطاقة الحرارية الأرضية مرتفعة والمخاطر كبيرة، وغالبًا ما يتعامل المستثمرون معها بحذر. ورغم أن الأنظمة ذات الحلقة المغلقة تتجنب بعض هذه المشكلات، إلا أن تكاليفها لا تزال مرتفعة حاليًا. كما أن عدم اليقين في السياسات يعد عاملًا مهمًا يؤثر على الاستثمارات طويلة الأجل.

يوصي التقرير الدول باعتماد سياسات محلية مستهدفة وتعزيز التعاون متعدد الأطراف لتحفيز نشر الطاقة الحرارية الأرضية. ويشدد التقرير بشكل خاص على أن الولايات المتحدة نجحت في دفع التطور التكنولوجي من خلال المنح البحثية وفتح الأراضي العامة كمواقع اختبار، وهذه تجربة تستحق الاقتداء بها. وفي الوقت نفسه، يشير التقرير إلى الحاجة إلى جهود دولية مشتركة لتقديم الدعم التقني والمالي للدول النامية لتقليل المخاطر المبكرة.على المدى الطويل، من المتوقع أن تصبح الطاقة الحرارية الأرضية ركيزة مهمة في التحول العالمي للطاقة النظيفة. وباعتبارها مصدرًا نظيفًا للكهرباء يمكن جدولته على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع (24/7)، فإنها قادرة على تعويض عيب التقطع في طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وتوفير دعم مستقر لشبكة الكهرباء. ويتوقع التقرير أنه إذا تم تنفيذ مسار خفض التكاليف، فإن الجيل التالي من الطاقة الحرارية الأرضية سيُظهر قدرته التنافسية في ثلاثينيات القرن الحالي. وفي سياق الحياد الكربوني، لا توفر الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء فحسب، بل يمكنها أيضًا توفير حرارة نظيفة للصناعة والمباني، مما يشكل نمطًا من التكامل متعدد مصادر الطاقة.

إن المشهد التنافسي العالمي للطاقة آخذ في التغير، ولم تعد الموارد الجيولوجية للطاقة الحرارية الأرضية محصورة في مناطق قليلة. ومع نضج التكنولوجيا وتدفق رأس المال، يُتوقع أن تنتقل الطاقة الحرارية الأرضية من "لاعب هامشي" إلى "فاعل رئيسي"، والدول التي تبادر إلى نشرها أولًا ستتمتع بميزة في سلسلة توريد الطاقة النظيفة. بالنسبة لشركات الطاقة والمستثمرين وصناع السياسات، فإن الآن هو الوقت الحاسم لتقييم القيمة الاستراتيجية للطاقة الحرارية الأرضية.