All Categories
EN EN

ما هي فوائد استخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة؟

2025-07-16 13:57:01
ما هي فوائد استخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة؟

ما هي فوائد استخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة؟ ​

لقد أصبح الغاز الطبيعي ركيزة أساسية في إنتاج الطاقة الحديثة توليد الطاقة ، مُقدّرًا لملاءمته، وكفاءته، ومزاياه البيئية. وفي ظل انتقال أنظمة الطاقة العالمية نحو مستقبل أقل الانبعاثات كربونية، فإن إنتاج الطاقة من الغاز الطبيعي يسد الفجوة بين الوقود الأحفوري التقليدي والطاقة المتجددة، حيث يقدم فوائد فريدة تدعم كلًا من الموثوقية والاستدامة. ومن خلال خفض الانبعاثات وتعزيز مرونة الشبكة الكهربائية، يستمر دور الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة بالتطور، مما يجعله عنصرًا حيويًا في مجموعات الطاقة المتنوعة. دعونا نستعرض الفوائد الرئيسية لاستخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة توليد الطاقة .

انبعاثات كربونية أقل مقارنة بالوقود الأحفوري الآخر ​

من أبرز المزايا لاستخدام الغاز الطبيعي في إنتاج الطاقة أنه يترك بصمة كربونية أقل مقارنةً بالفحم والنفط. عند احتراقه، يطلق الغاز الطبيعي بشكل رئيسي الميثان (CH₄)، والذي يولّد نحو 50% أقل من غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) لكل وحدة طاقة مُنتجة مقارنةً بالفحم و30% أقل مقارنةً بالنفط. هذا يجعل من توليد الطاقة بواسطة الغاز الطبيعي أداةً رئيسيةً للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة على المدى القصير والمتوسط، بينما تعمل الدول على تحقيق أهدافها المتعلقة بالصفرية الكربونية.
على سبيل المثال، تطلق محطة طاقة تعمل بالفحم تقليدية حوالي 820 غراماً من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة (kWh) من الكهرباء، في حين تطلق محطة حديثة تعمل بمحركات دورة الغاز الطبيعي المركبة (CCGT) فقط 450 غراماً من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة. هذا التخفيض كبير جداً: فاستبدال محطة فحم بقدرة 500 ميغاواط (MW) بمنشأة لتوليد الطاقة باستخدام الغاز الطبيعي يقلل من الانبعاثات السنوية لثاني أكسيد الكربون بأكثر من 4 ملايين طن متري، أي ما يعادل إزالة 850 ألف سيارة من الطرق. وفي المناطق التي لا يزال الفحم هو المصدر المهيمن فيها، مثل بعض أجزاء آسيا وأوروبا الشرقية، يُعد الانتقال إلى توليد الطاقة باستخدام الغاز الطبيعي وسيلة عملية لتحقيق تخفيضات فورية في الانبعاثات.
كما تُنتج محطات توليد الطاقة من الغاز الطبيعي انبعاثات أقل من الملوثات الهوائية، بما في ذلك ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) وأكاسيد النيتروجين (NOₓ) والجسيمات الدقيقة. ويؤدي SO₂ إلى تشكيل الأمطار الحمضية، في حين تضر NOₓ والجسيمات بصحة الإنسان وتتسبب في مشاكل تنفسية. وتستخدم المحطات المتقدمة التي تعمل بالغاز الطبيعي تقنيات مثل اختزال أكاسيد النيتروجين الانتقائي (SCR) وغيرها لتقليل الانبعاثات من NOₓ بشكل أكبر، مما يجعلها أنظف من مرافق الوقود الأحفوري القديمة ويوائمها مع اللوائح البيئية الأكثر صرامة.

الكفاءة العالية في توليد الطاقة ​

تتميز أنظمة توليد الطاقة من الغاز الطبيعي، وخاصة محطات الدورة المركبة، بكفاءة استثنائية، حيث تُحسَّن الطاقة المستخرجة من كل وحدة من الوقود. تستخدم محطة توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT) دورةً اثنتين: أولاً، يقوم توربين غازي بحرق الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء مباشرةً، ثم تُستخدم الحرارة المهدورة من التوربين لإنتاج البخار، الذي يُدير بدوره توربين بخاري ثانٍ. تحقق هذه العملية المزدوجة كفاءةً تصل إلى 60% أو أكثر، مقارنةً بنسبة 30–40% للمحطات التي تعمل بالفحم التقليدي و20–25% لأنظمة توربينات الغاز ذات الدورة البسيطة.
تعني هذه الكفاءة العالية انخفاض استهلاك الوقود وتقليل التكاليف. تحتاج محطة توليد الكهرباء باستخدام التوربين الغازي المركب بسعة 500 ميغاواط إلى ما يقارب 2.5 مليار قدم مكعب من الغاز الطبيعي سنويًا، في حين تحتاج محطة تعمل بالفحم من نفس السعة إلى أكثر من مليون طن من الفحم، مما يقلل من تكاليف الوقود والنقل المرتبطة بتوليد الطاقة بالغاز الطبيعي. بالنسبة لشركات المرافق، تعني هذه الكفاءة إنتاج كهرباء أكثر باستخدام وقود أقل، مما يعزز الربحية ويقلل الاعتماد على مصادر الطاقة المستوردة.
حتى محطات الغاز الطبيعي ذات الدورة البسيطة، والتي تفتقر إلى التوربين البخاري، توفر مزايا في الكفاءة للتطبيقات الذروية. يمكنها الزيادة السريعة في الإنتاج لتلبية الزيادات المفاجئة في الطلب (على سبيل المثال، أثناء موجات الحرارة) مع استهلاك وقود أقل من محطات الذروة التي تعمل بالديزل، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا لموازنة أحمال الشبكة.

المرونة والاعتمادية في توليد الطاقة ​

تتفوق توليد الطاقة الكهربائية من الغاز الطبيعي في المرونة، وهي خاصية حيوية بالغة الأهمية مع دمج الشبكات لزيادة كميات الطاقة المتجددة المتغيرة (مثل الرياح والطاقة الشمسية). وعلى عكس مصانع الفحم أو الطاقة النووية التي تحتاج ساعات أو أيامًا للتشغيل أو تعديل الإنتاج، يمكن لمحطات الغاز الطبيعي -وخاصة التوربينات ذات الدورة المفتوحة- الوصول إلى طاقتها الكاملة خلال دقائق. ويجعل هذا من الممكن الاستجابة بسرعة لتقلبات إنتاج الطاقة المتجددة، مما يضمن استقرار الشبكة عندما تتوقف الرياح عن الهبوب أو تغرب الشمس.
على سبيل المثال، إذا فقدت مزرعة شمسية بقدرة 100 ميغاواط فجأة إنتاجها بسبب الغطاء السحابي، يمكن لموقع لتوليد الطاقة من الغاز الطبيعي بالقرب من ذلك الموقع زيادة إنتاجه بمقدار 100 ميغاواط خلال 10 إلى 15 دقيقة، ومنع حدوث انقطاع للتيار الكهربائي. وتجعل هذه "القابلية للتوجيه" من توليد الطاقة من الغاز الطبيعي شريكًا مثاليًا للطاقة المتجددة، وتدعم الانتقال إلى طاقة أنظف دون التفريط في الموثوقية.
كما تقدم توليد الطاقة من الغاز الطبيعي مرونةً تشغيلية في توفير الوقود. فهو قادر على استخدام الغاز المنقول عبر الأنابيب، أو الغاز الطبيعي المسال (LNG)، أو حتى الغاز الطبيعي المضغوط (CNG)، مما يمنح شركات المرافق الوصول إلى سلاسل توريد متنوعة. ويساعد هذا في تقليل الضعف أمام أي اضطرابات في مصدر وقود معين، مما يعزز أمن الطاقة. وفي المناطق التي تمتلك احتياطيات محلية من الغاز الطبيعي، مثل الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا وقطر، فإن هذا الاستقلال عن الفحم أو النفط المستورد يعزز سيادة الطاقة.
四轮拖车 黄.jpg​

الجدوى الاقتصادية في توليد الطاقة ​

تُوازن توليد الطاقة من الغاز الطبيعي بين الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل لتوفير التكلفة على المدى الطويل. وعلى الرغم من أن محطات الدورة المركبة (CCGT) تتطلب إنفاقاً رأسمالياً أولياً أعلى من التوربينات ذات الدورة البسيطة، فإن استهلاكها المنخفض للوقود وكفاءتها العالية تؤدي إلى تقليل تكاليف دورة الحياة بالكامل. فعلى سبيل المثال، تبلغ تكلمة بناء محطة جديدة بقدرة 500 ميغاواط تعمل بدورة مركبة حوالي مليار دولار أمريكي، لكنها تمتلك عمرًا اقتصادياً يتراوح بين 25 إلى 30 عاماً مع الحد الأدنى من متطلبات الصيانة، مما يجعلها منافسة من حيث التكلفة مع توليد الطاقة من الفحم، وأكثر رخصاً بكثير مقارنة بتوليد الطاقة النووية على المدى الزمني الطويل.
ظلت تكاليف الوقود لتوليد الطاقة من الغاز الطبيعي مستقرة نسبياً مقارنةً بالفحم والنفط، اللذين يعانيان من تقلبات سعرية كبيرة. وساعدت كثرة الغاز الطبيعي -بفضل التطورات في تقنيات الحقن المائي (التكسير الهيدروليكي) والبنية التحتية لصادرات الغاز الطبيعي المسال- في إبقاء الأسعار منخفضة في العديد من الأسواق. ففي الولايات المتحدة على سبيل المثال، ظلت أسعار الغاز الطبيعي تدور حول معدل
بالإضافة إلى ذلك، فإن مدة بناء محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي أقصر (سنتان إلى ثلاث سنوات لمحطة التوربين الغازي المزدوج الدورة CCGT) مقارنةً بالفحم (أربع إلى ست سنوات) أو الطاقة النووية (أكثر من عشر سنوات)، مما يسمح لشركات المرافق بالاستجابة السريعة للطلب المتزايد أو التغيرات السياسية. تقلل هذه المرونة من المخاطر المالية، حيث تبدأ الاستثمارات في تحقيق عوائد أسرع.

التكامل مع التقنيات النظيفة مثل التقاط الكربون والطاقة المتجددة ​

تُعدّ توليد الطاقة الكهربائية من الغاز الطبيعي متوافقة مع تقنيات التقاط والتخزين الكربوني (CCS)، مما يوفّر طريقًا نحو انبعاثات قريبة من الصفر. تقوم أنظمة CCS بجمع ثاني أكسيد الكربون (CO₂) من عادم محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي، ثم تُكَثِّفُه وتَحْتجزه تحت الأرض في تشكيلات جيولوجية (مثل الحقول النفطية المُستَنفَدة أو الخزانات الملحية). وعلى الرغم من أن تقنية CCS تزيد من التكاليف وتُقلّل الكفاءة بشكل طفيف (إلى نحو 50% لمحطات التوربين الغازي المركب CCGT المزوَّدة بـ CCS)، إلا أنها تسمح لمحطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي بأن تلعب دورًا في استراتيجيات التخلص التدريجي من الكربون.
أثبتت مشاريع تجريبية، مثل مشروع منشأة كيمبر للطاقة في الولايات المتحدة الأمريكية (التي أُعيد استغلالها الآن) ومشروع دام الحدودي في كندا، إمكانية تنفيذ تقنية CCS في توليد الطاقة من الغاز الطبيعي والفحم. ومع نضج تقنية CCS وانخفاض تكاليفها، يمكن أن تصبح محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي المزوَّدة بإجراءات التقاط الكربون عنصرًا رئيسيًا في الشبكات الكهربائية لتحقيق الحياد الكربوني، خاصةً في المناطق التي لا تستطيع الطاقة المتجددة وحدها تلبية الطلب فيها.
تُعدّ توليد الطاقة من الغاز الطبيعي مكملةً للطاقة المتجددة من خلال توفير دعمٍ موثوق. في الشبكات التي تحتوي على نسبة عالية من الطاقة الشمسية، يمكن لمحطات الغاز الطبيعي أن تزيد إنتاجها في المساء عندما تنخفض الطاقة الشمسية، مما يضمن استمرارية التزويد. تقلل هذه العلاقة التكاملية الحاجة إلى تخزين البطاريات باهظ التكلفة، مما يجعل دمج الطاقة المتجددة أكثر اقتصادية. فعلى سبيل المثال، في ألمانيا، زادت توليد الطاقة من الغاز الطبيعي بالتوازي مع الرياح والطاقة الشمسية، مما ساعد في استقرار الشبكة أثناء الانتقال بين ذروات وانخفاضات الطاقة المتجددة.

الأسئلة الشائعة: استخدام الغاز الطبيعي في توليد الطاقة ​

هل يعد توليد الطاقة بالغاز الطبيعي حقاً وقوداً انتقالياً نحو الطاقة المتجددة؟ ​

نعم. يُطلق الغاز الطبيعي كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون (CO₂) مقارنةً بالفحم والنفط، مما يجعله خياراً أقل انبعاثات كربونية بينما تزداد الطاقة المتجددة. إن مرونته تدعم استقرار الشبكة الكهربائية مع زيادة استخدام طاقة الرياح والطاقة الشمسية، ويمكن لتكنولوجيا التقاط الكربون (CCS) أن تقلل الانبعاثات بشكل أكبر، مما يمدّ من دوره في الشبكات المنخفضة الكربون.

كيف يُقارن توليد الطاقة من الغاز الطبيعي بالطاقة النووية من حيث الموثوقية؟ ​

كلاهما يوفر اعتمادية عالية، لكن مصانع الغاز الطبيعي أكثر مرونة. تعمل محطات الطاقة النووية كطاقة أساسية (على مدار الساعة) ولكنها تحتاج أيامًا لتعديل الإنتاج، في حين يمكن لمحطات الغاز الطبيعي أن تزيد أو تقلل إنتاجها خلال دقائق. كما أن لمحطات الغاز الطبيعي فترات بناء أقصر، على الرغم من أن الطاقة النووية لديها تكاليف وقود أقل على المدى الطويل.

ما هي المخاطر المرتبطة بالاعتماد على الغاز الطبيعي لتوليد الطاقة؟ ​

يمكن أن تؤدي تسربات الميثان أثناء الاستخراج والنقل إلى تقويض الفوائد المتعلقة بانبعاثات الكربون، حيث أن الميثان غاز دفيء قوي للغاية. كما أن التقلبات السعرية (الناجمة عن الأسواق العالمية أو القضايا الجيوسياسية) والاعتماد على الواردات تعتبر أيضًا من المخاطر. ومع ذلك، يمكن للت regulation الصارمة الخاصة بالتسربات وتنويع سلاسل الإمداد أن تخفف من هذه المشكلات.

هل يمكن لتوليد الطاقة الصغيرة الحجم باستخدام الغاز الطبيعي دعم المجتمعات المعزولة عن الشبكة الكهربائية؟ ​

بالتأكيد. توفر المولدات الصغيرة للغاز الطبيعي (5–50 ميغاواط) كهرباءً موثوقةً في المناطق النائية التي لديها إمكانية الوصول إلى خطوط الأنابيب أو إمدادات الغاز الطبيعي المسال. وهي أكثر كفاءة من المولدات التي تعمل بالديزل، وتطلق تلوثًا أقل، مما يجعلها خيارًا أفضل للوصول إلى الطاقة خارج الشبكة.

هل ستُصبح طاقة التوليد من الغاز الطبيعي عفا عليها الزمن مع هيمنة الطاقة المتجددة؟ ​

من غير المرجح أن يحدث ذلك على المدى القريب. تحتاج الطاقة المتجددة إلى دعم مرِن، ويملأ الغاز الطبيعي هذا الدور بشكل فعّال من حيث التكلفة. ومع التقاط والتخزين الكربوني (CCS)، يمكن للغاز الطبيعي أن يظل جزءًا من الشبكات قليلة الانبعاثات لعقود قادمة، خاصة في القطاعات (على سبيل المثال لا الحصر: الصناعات الثقيلة) حيث يصعب تحقيق الكهربة.

Prev : ما هي الاعتبارات البيئية عند استخدام محركات المولدات لإنتاج الطاقة؟

Next : كيف تساهم محطات إنتاج الطاقة في تلبية الاحتياجات العالمية من الطاقة؟

Table of Contents