الطاقة الحرارية الأرضية العالمية تشهد نقطة تحول: الجيل القادم من التقنيات يفتح مسارات جديدة للنشر واسع النطاق

نقطة تحول للطاقة الحرارية الأرضية عالميًا: تقنيات الجيل التالي تفتح مسارًا جديدًا للتوسع في النشر

مقدمة: رغم أن توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية يعود تاريخه إلى أكثر من قرن، إلا أنه ظل محصورًا بفعل ندرة الموارد الحرارية المائية، ولوقت طويل لم يشكّل سوى حصة ضئيلة للغاية في هيكل الكهرباء العالمي. اليوم، ومع التقدم في تقنيات الحفر الذي أحدثته ثورة الصخر الزيتي في الولايات المتحدة، أصبح استخلاص الطاقة النظيفة من الصخور الحارة الجافة الموجودة في كل مكان حقيقة واقعة بعد أن كان حلمًا. ووفقًا لتقييمات المؤسسات البحثية الدولية، قفزت إمكانات توليد الطاقة الحرارية الأرضية عالميًا إلى المركز الثاني بعد الطاقة الشمسية. وتسارع وتيرة التسويق التجاري لكلٍّ من أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) والأنظمة الحرارية الأرضية المتقدمة (AGS/الأنظمة المغلقة)، وهو ما من شأنه إعادة تشكيل خريطة تحول الطاقة العالمي.

خلفية القطاع: من موارد محدودة إلى إمكانات هائلة

يعتمد توليد الطاقة الحرارية الأرضية التقليدي على الخزانات الحرارية المائية الطبيعية — أي التكوينات الجيولوجية التي تتوفر فيها الحرارة والسوائل والنفاذية في آن واحد. وبنهاية عام 2022، بلغت القدرة المركبة للطاقة الحرارية الأرضية عالميًا نحو 16 جيجاواط، موزعة على 30 دولة ومنطقة على الأقل، وهو ما لا يمثل سوى 0.34% من هيكل الكهرباء العالمي. ومنذ أول استخدام لتوليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية في إيطاليا عام 1904، طوّرتها الولايات المتحدة ونيوزيلندا واليابان ودول أخرى تباعًا في فترة ما بعد الحرب، بينما حققت أيسلندا اكتفاءها الذاتي من الطاقة عبر الحرارة الأرضية خلال أزمة الطاقة في السبعينيات. ومنذ الثمانينيات، بدأت دول نامية مثل المكسيك والفلبين وتركيا وكينيا في تبنّي تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية، وكانت كينيا نموذجًا ناجحًا في هذا المجال، حيث تُظهر تجربتها في نقل التكنولوجيا بوضوح دور التعاون الدولي في توسيع نطاق استخدام الطاقة الحرارية الأرضية.

غير أن تطوير الموارد الحرارية المائية التقليدية يظل مقيدًا بظروف جيولوجية محددة، ويصعب معه تحقيق وفورات الحجم، مما جعل وتيرة انخفاض تكلفة الطاقة الحرارية الأرضية أبطأ بكثير من طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية. وقد وفّرت تقنيات الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي الناتجة عن ثورة الصخر الزيتي في الولايات المتحدة نهجًا جديدًا لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية — عبر تصنيع خزانات صناعيًا لاستخلاص الطاقة الحرارية من الصخور الحارة الجافة. هذه التقنية المعروفة بأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS)، إلى جانب الأنظمة المغلقة (AGS) التي لا تحتاج إلى سوائل خارجية، تشكّل معًا جوهر تقنيات الجيل التالي للطاقة الحرارية الأرضية. ويُقدَّر أن هذه التقنيات الجديدة رفعت إمكانات توليد الطاقة الحرارية الأرضية عالميًا من مستوى ضئيل إلى مرتبة تأتي مباشرة بعد الطاقة الشمسية، مما يفتح آفاقًا جديدة لتحول الطاقة العالمي.

التطورات الراهنة: تسارع التسويق التجاري والانتشار العالمي

تمر تقنيات الجيل التالي للطاقة الحرارية الأرضية حاليًا بمرحلة حاسمة من الانتقال من العروض التجريبية إلى التسويق التجاري. ومن المتوقع أن تدخل أولى المنشآت التجارية لأنظمة EGS والأنظمة المغلقة حيز التشغيل حوالي عام 2026. وقد أسهمت وزارة الطاقة الأمريكية في دفع هذه العملية عبر المنح البحثية ومواقع الاختبار على الأراضي العامة، كما أن مشاركة قطاع خدمات النفط وفّرت مسارًا مستدامًا لتحول شركات الطاقة التقليدية.من حيث التكلفة، تُقدَّر تكلفة توليد الكهرباء من نظم الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) حاليًا بين 100 و240 دولارًا لكل ميجاواط/ساعة، وهو قريب من تكلفة الطاقة النووية الجديدة. لكن التحليلات تشير إلى أنه مع توسّع نطاق النشر، من المتوقع أن تنخفض تكلفة EGS إلى 80 دولارًا لكل ميجاواط/ساعة بحلول عام 2030، ثم إلى 50 دولارًا بحلول عام 2035، وعندها ستكون قادرة على منافسة توليد الكهرباء بالغاز، وستقع بين تكلفة طاقة الرياح البرية والبحرية. ومن الجدير بالذكر أن معدل التعلم في مشاريع EGS المبكرة بلغ 35%، متجاوزًا نسبة 30% لبطاريات الليثيوم أيون و24% للألواح الكهروضوئية، مما يُظهر إمكانات كبيرة لخفض التكاليف.

على الرغم من أن التكلفة الحالية للأنظمة المغلقة مرتفعة، إلا أن قطاع التدفئة الإقليمية قد يشهد اختراقًا مبكرًا. فنظرًا لأن كفاءة التدفئة يمكن أن تصل إلى 90%، وهي أعلى بكثير من نسبة 20% لتوليد الكهرباء، يمكن للأنظمة المغلقة خفض تكاليف المشروع بنسبة 30% إلى 50% في الحالات التي لا تتطلب توربينات. وهذا يمنح الأنظمة المغلقة ميزة فريدة في الأسواق التي تفتقر إلى الظروف الجيولوجية الملائمة لتقنية EGS أو التي تتبنى موقفًا حذرًا تجاه تقنيات التكسير الهيدروليكي (خاصة في أوروبا). علاوة على ذلك، تستهلك الأنظمة المغلقة كميات أقل من المياه، وتتميز بقابلية توسّع أكبر، مما يوفر مسارًا تكميليًا لعولمة الطاقة الحرارية الأرضية.

فيما يتعلق بالانتشار الدولي، حددت دراسة لمؤسسة كارنيغي للسلام الدولي 30 دولة هي الأنسب لتبنّي الجيل التالي من تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية أولًا. فبالإضافة إلى الدول ذات القوة التقليدية في هذا المجال مثل ألمانيا وإندونيسيا وكينيا والمكسيك وتركيا، تمتلك أستراليا ورومانيا وكولومبيا وفيتنام وغيرها أيضًا المؤهلات لتصبح ضمن المستوى الثاني. أما ماليزيا والمملكة العربية السعودية وتنزانيا والأرجنتين وغيرها فتُظهر إمكانات طويلة الأجل. إن الإمكانات المواردية، والقاعدة الصناعية، والبيئة السياساتية، والطلب السوقي في هذه الدول ستحدد سرعة الانتشار العالمي للجيل التالي من تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية.

التأثير على نظام الطاقة: الحمل الأساسي المستقر والتآزر النظامي

تكمن الميزة الأكبر للطاقة الحرارية الأرضية في قدرتها على التحكم والتوليد على مدار الساعة. فعلى عكس الطبيعة المتقطعة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية العمل بشكل مستمر 24/7، مما يوفر طاقة حمل أساسي مستقرة للشبكة. هذه المرونة حاسمة للأنظمة التي تعتمد على نسب عالية من الطاقة المتجددة، فهي قادرة على موازنة تقلبات توليد الرياح والطاقة الشمسية، وتقليل الحاجة إلى تخزين الطاقة، وتعزيز استقرار الشبكة.

في الوقت نفسه، تساهم الطاقة الحرارية الأرضية في تعزيز أمن الطاقة. فمن خلال تطوير موارد الطاقة الحرارية الأرضية المحلية، يمكن للدول تقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري المستورد، وتقليل مخاطر تعرّض إمدادات الطاقة للصدمات الجيوسياسية. وبالنسبة للدول النامية التي تمتلك موارد وفيرة من الطاقة الحرارية الأرضية، يمكن لهذه الطاقة أيضًا أن تحفّز تطوير سلاسل الصناعة المحلية، وتخلق فرص عمل، وتعزز النمو الاقتصادي.

علاوة على ذلك، يشكل الجيل التالي من تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية تآزرًا جديدًا مع قطاع خدمات النفط. فتعتبر تقنيات حفر الآبار وإكمالها من القدرات الأساسية لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية، ويمكن لشركات النفط تطبيق خبراتها المتخصصة في هذا المجال لتنويع أعمالها، مع تزويد قطاع الطاقة الحرارية الأرضية بسلاسل توريد ناضجة واحتياطي من المواهب. ولا يسهم هذا التآزر في خفض تكاليف تطوير مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية فحسب، بل يوفر أيضًا مسارًا عمليًا للتحول منخفض الكربون لشركات الطاقة الأحفورية التقليدية.

التحديات: العوائق التقنية وتكاليفها والسياساترغم الآفاق المشرقة، لا تزال تقنيات الجيل التالي للطاقة الحرارية الأرضية تواجه تحديات متعددة. أولاً، يعتمد نظام EGS على التكسير الهيدروليكي لإنشاء خزان حراري، مما قد يؤدي إلى زلازل مستحثة، ورغم أن حجمها عادة ما يكون صغيراً، فإن القبول العام والمخاطر التنظيمية لا يزالان يشكلان عقبات كبيرة. وقد توقفت مشاريع بحثية سابقة في كوريا الجنوبية وسويسرا بسبب الزلازل المستحثة. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج نظام EGS إلى كميات كبيرة من المياه، وقد يُقيَّد في المناطق التي تعاني من شح المياه.

ثانياً، على الرغم من أن الأنظمة ذات الدائرة المغلقة تتجنب مخاطر التكسير، فإن تكاليف الحفر الحالية مرتفعة، وقد تصل التكلفة إلى 321 دولاراً لكل ميغاواط/ساعة في المواقع منخفضة الجودة، وهو أعلى بكثير من EGS. ورغم إمكانية انخفاضها إلى 64-160 دولاراً في المستقبل، فإن طريق التسويق التجاري لا يزال غير واضح.

ثالثاً، لا تزال تقنية الصخور فائقة السخونة (SHR) في مراحلها المبكرة من البحث والتطوير. وعلى الرغم من أن الطاقة الحرارية الأرضية فوق الحرجة قد تزيد إنتاج الكهرباء من البئر الواحدة عشرة أضعاف، فإن معظم موارد الصخور فائقة السخونة تقع في أعماق شديدة يصعب على تقنيات الحفر الحالية الوصول إليها، وتتطلب مواد تتحمل درجات حرارة تتجاوز 375 درجة مئوية - وهو ما يشكل تحدياً كبيراً لتصميم الآبار وإكمالها والحفاظ على المكمن.

رابعاً، عدم اليقين في السياسات. لم تضع العديد من البلدان بعد معايير فنية وأطراً تنظيمية للجيل التالي من الطاقة الحرارية الأرضية، لا سيما فيما يتعلق بالعمليات تحت السطح والأثر البيئي وحقوق استخدام الأراضي. وفيما يتعلق بالتمويل، فإن التكاليف الأولية للاستكشاف والحفر في مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية مرتفعة ومحفوفة بالمخاطر، وغالباً ما يتراجع المستثمرون. علاوة على ذلك، فإن عمليات الموافقة على مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية معقدة وطويلة، مما يزيد من حالة عدم اليقين وتكاليف التمويل.سيتشكل مشهد الطاقة العالمي بفضل ذلك على نحو أكثر تنوعًا. ستواصل الدول التقليدية ذات الموارد الحرارية الأرضية تطورها، بينما ستحقق الدول ذات الأسواق الناشئة (خاصة في جنوب شرق آسيا وشرق أفريقيا وأمريكا اللاتينية) قفزات تنموية بفضل تقنيات الجيل التالي. ومن المتوقع أن تلعب المؤسسات متعددة الأطراف الدولية مثل وكالة الطاقة الدولية (IEA)، والوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA)، والبنك الدولي دورًا محفزًا في نقل التكنولوجيا وآليات التمويل. إن عملية عولمة الطاقة الحرارية الأرضية قد بدأت للتو، لكن منحنيات الاختراقات التقنية وانخفاض التكاليف أصبحت واضحة المعالم. وكما أشار معهد كارنيغي للسلام الدولي، فإن "اللحظة قد حانت" للطاقة الحرارية الأرضية.

ملاحظة تحريرية: تستند هذه المقالة إلى التقرير الصادر عن معهد كارنيغي للسلام الدولي في 10 يوليو 2025 بعنوان "Unlocking Global Geothermal Energy: Pathways to Scaling International Deployment of Next-Generation Geothermal". بيانات التقرير مأخوذة من GeoMap™ التابع لمشروع Project InnerSpace ومن مواد صناعية عامة، وقد تمت صياغة محتوى المقال بشكل مستقل من قبل التحرير، ولا يشكل نصيحة استثمارية.