تتناول هذه الدراسة التشغيل منخفض الكربون لأنظمة الطاقة المتكاملة في مناجم الفحم، إذ تعاني عمليات إنتاج الفحم من استهلاك مرتفع للطاقة وانبعاثات كربونية عالية وهدر للطاقة المصاحبة، بما يعيق بشدة أهداف التنمية المستدامة العالمية، وتقترح الدراسة نموذجًا جديدًا للجدولة المثلى التعاونية منخفضة الكربون واقتصادية التشغيل لنظام طاقة متكامل في منجم فحم، موجهًا نحو تحولات الطاقة المستدامة وخفض الانبعاثات وتحسين كفاءة توظيف الموارد المصاحبة المهدرة تقليديًا
وتبرز أهمية الدراسة في معالجتها قطاعًا كثيف الانبعاثات قلما تناولته بحوث الجدولة المثلى بهذا التكامل، وفي تقديمها حلولًا توظف البنية التحتية القائمة للمناجم، بما فيها المناجم المهجورة نفسها، لصالح التحول النظيف، وهو ما يفيد الباحثين في هندسة الطاقة واقتصاديات الكربون وصانعي سياسات التحول الطاقي في الدول المنتجة للفحم ومنها دول عربية تسعى إلى خفض بصمتها الكربونية
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت الدراسة إلى بناء نموذج جدولة يحقق التوازن بين خفض الانبعاثات وخفض الكلفة وتعظيم توظيف الطاقة المصاحبة، وقد شيد الباحثون أولًا نموذج توظيف دقيق للطاقة المصاحبة يشمل غاز مناجم الفحم وميثان هواء التهوية والمياه الجوفية للمناجم، وأدخلوا آلية متدرجة لتداول انبعاثات الكربون لتقييد الانبعاثات وتعزيز الاستدامة الإيكولوجية، ودمجوا ثانيًا محطة طاقة شمسية مركزة لكسر قيد تحديد الكهرباء بالحرارة الجامد في وحدات الحرارة والطاقة المشتركة التقليدية بما يعزز مرونة الجدولة ودمج الطاقة المتجددة، وحولوا المناجم المهجورة إلى خزانات لتخزين المذيبات لبناء نظام متكامل مرن لاحتجاز الكربون يحقق إعادة استخدام مستدامة لأراضي التعدين المستنفدة، واقترحوا لمعالجة أوجه عدم اليقين متعددة المصادر غير المتجانسة في جانبي المصدر والحمل أسلوب تقويم مخاطر هجينًا يجمع بين نظرية قرار فجوة المعلومات والقيمة المعرضة للخطر المشروطة
ثانيًا: أبرز النتائج
1، أظهرت نتائج دراسة الحالة أن النموذج المقترح يخفض انبعاثات الكربون في منطقة التعدين بنسبة 66.04 في المئة مقارنة بأنماط إمداد الطاقة التقليدية، بما يمثل قفزة كبيرة في الأداء البيئي للنظام
2، خفض النموذج الكلف الإجمالية في منطقة التعدين بنسبة 15.97 في المئة مقارنة بالأنماط التقليدية، وحسّن بدرجة ملموسة كفاءة توظيف الموارد والمنافع الإيكولوجية، بما يقدم مسارًا عالي الجدوى للتنمية المستدامة والتحول النظيف لعمليات مناجم الفحم
3، أثبت أسلوب تقويم المخاطر الهجين قدرته على مساعدة صانعي القرار في تحقيق موازنة دقيقة بين كلف التشغيل ومتانة النظام وفق تفضيلات مخاطرة متفاوتة، بما يجعل النموذج قابلًا للتكييف مع سياقات تشغيلية مختلفة
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تقدم الدراسة مسارًا عمليًا لتحويل مناجم الفحم من مصادر انبعاث صافية إلى أنظمة طاقة أكثر نظافة ومرونة، عبر توظيف طاقتها المصاحبة وطاقتها الشمسية المركزة وبنيتها المهجورة لاحتجاز الكربون ضمن جدولة مثلى مقيدة بتداول كربوني متدرج، وتفيد النتائج مخططي الطاقة في المناطق التعدينية والباحثين في إدارة عدم اليقين عند تصميم أنظمة طاقة متكاملة منخفضة الكربون، كما تفتح للباحثين العرب وطلاب الدراسات العليا بابًا لتكييف هذا الإطار مع سياقات تعدينية وصناعية محلية تبحث عن خفض انبعاثاتها دون التضحية بجدواها الاقتصادية
وتعد أنظمة الطاقة المتكاملة اتجاهًا محوريًا في بحوث الطاقة الحديثة، إذ تربط بين قطاعات الكهرباء والحرارة والغاز والوقود لتحقق وفورات يستحيل بلوغها عند تحسين كل قطاع على حدة، وتكتسب هذه الأنظمة أهمية خاصة في المناطق الصناعية والتعدينية كثيفة الاستهلاك، حيث تتوافر مصادر طاقة مصاحبة مهدرة يمكن تحويلها من عبء بيئي إلى مورد اقتصادي، غير أن تشغيلها الأمثل يواجه تحديات مركبة من تقلب الطلب وأسعار الكربون وعدم يقين مصادر الطاقة المتجددة، وهو ما يجعل أساليب الجدولة المتينة وتقويم المخاطر عنصرًا لا غنى عنه في تصميم هذه الأنظمة وتشغيلها الآمن والاقتصادي
وخلاصة القول إن النموذج المقترح يثبت أن التحول منخفض الكربون في مناجم الفحم ممكن تقنيًا ومجد اقتصاديًا في آن واحد، إذ خفض الانبعاثات والكلف معًا بنسب لافتة، وإن الدراسة تقدم إطارًا متكاملًا قابلًا للتطوير نحو تشغيل أنظف وأكثر استدامة لقطاع التعدين والصناعات كثيفة الطاقة عمومًا
