براغماتية الطاقة نهج متطور لمنتصف القرن الحادي والعشرين

توازن بين أربعة أهداف

تقوم براغماتية الطاقة على موازنة الأمن الوطني، والموثوقية، والقدرة على تحمل التكلفة، وخفض الانبعاثات الكربونية. لا توجد وصفة موحدة لجميع الدول؛ إذ تتباين الخيارات تبعًا للسياسة المحلية والظروف الاقتصادية والموارد الطبيعية والتكنولوجيا والتفضيلات المجتمعية. ويتطلب النظام إمدادات متاحة طوال الوقت، وتكاليف لا تثقل الفئات الأقل قدرة، وطاقة أنظف، من خلال مجموعة حلول متكاملة.

أعاد تراجع زخم العولمة أمن الطاقة إلى صميم الأمن الوطني. وسرّع الغزو الروسي لأوكرانيا في 2022 اتجاه أوروبا إلى تقليل الاعتماد على الواردات وإنتاج طاقة محلية أنظف. وفي الوقت نفسه، كشفت المنافسة بين الولايات المتحدة وأوروبا والصين مخاطر سلاسل توريد التقنيات منخفضة الكربون. وأبرزت الأزمات السعرية والتضخم وارتفاع الفائدة صعوبة الجمع بين التكلفة المقبولة والتنافسية الاقتصادية.

تزيد الكهربة والتصنيع والتكنولوجيا الجديدة الحاجة إلى إمدادات موثوقة، بينما تكشف الظواهر الجوية الشديدة هشاشة الشبكات. وتساعد الشمس والرياح في خفض الانبعاثات، لكن تذبذب إنتاجهما يعزز أهمية التوليد القابل للتشغيل عند الطلب والتخزين والربط الفعال. وتدفع السياسات والابتكار وتفضيلات المستهلكين والمستثمرين التحول، مع اختلاف سرعته بين الدول والقطاعات.

في 2023، مثّل النفط والفحم معًا 58% من استهلاك الطاقة الأولية العالمي، وأضاف الغاز الطبيعي 23%. وأسهمت الشمس والرياح بنحو 60% من نمو الطاقة الأولية منذ 2015، وبأكثر من 70% منذ 2019؛ لكنها لبّت نمو الطلب أكثر مما أزاحت الاستهلاك العالمي القائم للهيدروكربونات.

يتوقع معهد بلاك روك للاستثمار تضاعف الاستثمار السنوي في الطاقة من نحو تريليوني دولار إلى متوسط 4 تريليونات دولار خلال العقود الثلاثة التالية. وقد يتحول توزيع الاستثمار من قرابة المناصفة بين منخفض الكربون ومرتفعه حتى 2020 إلى 80% مقابل 20% بحلول منتصف القرن. ومع طول أعمار الأصول، تسبق النفقات الرأسمالية تغير مزيج الطاقة؛ لذلك قد تبقى الهيدروكربونات عند نحو نصف المزيج في منتصف القرن.

نمو الطلب العالمي وتغير تركيبته

زاد استهلاك الطاقة الأولية العالمي بنحو 56% بين 2000 و2023، مع تباطؤ طفيف في معدل النمو أخيرًا. وظل الإجمالي مستقرًا تقريبًا في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية والولايات المتحدة، بينما انخفض 13% في الاتحاد الأوروبي وأكثر من 20% في اليابان. ويخفي الاستقرار نموًا قويًا للمتجددة والغاز يقابله تراجع الفحم والنفط؛ ومنذ 2015 نمت المتجددة بنحو 9% سنويًا في الاقتصادات المتقدمة.

خارج المنظمة، تجاوز الاستهلاك ضعف مستواه في 2000، وبلغ ثلاثة أمثاله في الهند وأربعة أمثاله في الصين، مدفوعًا بالنمو الاقتصادي والسكاني. ورغم أن الصين استحوذت على 60% من تركيبات الشمس والرياح عالميًا في 2023، ظل الفحم الوفير والمنخفض التكلفة محركًا مهمًا لزيادة الاستهلاك فيها وفي الهند.

تضغط شيخوخة السكان على النمو والطلب في اقتصادات متقدمة وفي الصين، بينما يرجح أن ترفع زيادة السكان والإنتاج والتصنيع الطلب في اقتصادات ناشئة. كما يوسع ارتفاع الثروة استهلاك السلع والتكييف والأغذية الغنية بالبروتين والسفر. وقد تخفض التكنولوجيا كثافة الطاقة لكل وحدة إنتاج، لكنها تولّد أيضًا طلبًا جديدًا، كما في الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات.

القيم بالإكساجول، مقارنة بين 2000 و2023.

الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات

استخدم البحث بوساطة الجيل الأول من الذكاء الاصطناعي التوليدي طاقة تقارب عشرة أمثال البحث التقليدي. وقدّرت وكالة الطاقة الدولية ارتفاع احتياجات مراكز البيانات من نحو 350 تيراواط ساعة في 2022 إلى 670 تيراواط ساعة في 2026، منها نحو 100 تيراواط ساعة للذكاء الاصطناعي بعد مستوى كان ضئيلًا.

وجمعت بلاك روك تقديرات لزيادة الطلب حتى 2030 مقارنة بعام 2023 تتراوح بين 400 و1,200 تيراواط ساعة، بوسيط 700. ويعادل الوسيط نحو 2.5% من الاستهلاك العالمي للكهرباء آنذاك، و13% من النمو المتوقع حتى 2030 في سيناريو السياسات المعلنة للوكالة، بما يقارب الزيادة المتوقعة لقطاع النقل كله.

في الولايات المتحدة، حيث استقر الطلب الكهربائي تقريبًا 15 عامًا، قد ترتفع حصة مراكز البيانات من 4–5% إلى 6–10% أو أكثر في بعض التصورات المتفائلة للإنفاق. وحتى زيادة نقطتين مئويتين تعني احتياجات رأسمالية ضخمة. وقد يصعب تلبية الطلب بالمتجددة وحدها بسبب تركز المراكز جغرافيًا وتقطع الإنتاج، بما يفتح مجالًا للغاز والطاقة النووية وخطوط النقل والشبكات الذكية.

قد تحتاج بعض المواقع توليدًا محليًا مجاورًا أو حلولًا خلف العداد. وعلى المدى الأطول يمكن للمفاعلات الصغيرة والحرارة الجوفية، وربما الاندماج، خدمة المراكز رغم ارتفاع تكلفتها مقارنة بالمتجددة، إذا تحملها مشغلو الحوسبة الكبار. وفي الاتجاه المقابل، قد يعوض الذكاء الاصطناعي جزءًا من زيادة الطلب أو كلها بتحسين كفاءة الشبكات والمباني والصناعة والنقل.

إمدادات الطاقة والمناخ ومسارات التحول

يبقى الفحم والنفط والغاز مسؤولًا عن نحو 80% من الطلب العالمي على الطاقة الأولية. وفي سيناريو السياسات المعلنة لوكالة الطاقة الدولية، ترتفع حصة المتجددة من 12% في 2022 إلى 31% في 2050، وتزداد حصة النووي، بينما تتراجع حصص النفط والغاز والفحم، والأخير بأكبر قدر.

تُظهر مقارنة السيناريوهات لعامي 2030 و2050 نطاقات واسعة لتغير الطلب قياسًا إلى 2020، تتسع مع الزمن. وتتفق على نمو المتجددة بأضعاف مستوياتها، لكن حجم تراجع الهيدروكربونات وتوقيته يعتمدان على السيناريو. وترجح بلاك روك نمو معظم المصادر قريبًا، بوتيرة أسرع للمنخفضة الكربون، ثم تراجعًا تدريجيًا للمصادر التقليدية مع استمرار طلب الاقتصادات الناشئة والقطاعات الأصعب في إزالة الكربون.

يرتبط أكثر من 70% من انبعاثات غازات الدفيئة بإمدادات الطاقة واستخدامها. ويقتضي تحقيق أهداف باريس الوصول إلى صافي انبعاثات صفري، والانتقال بعيدًا عن الوقود الأحفوري بصورة عادلة ومنظمة ومنصفة، وتسريع المتجددة والنووي واحتجاز الكربون والهيدروجين منخفض الكربون، وفق توافق مؤتمر المناخ في 2023.

لكن السياسات المطبقة لا تزال بعيدة عن الأهداف، والانبعاثات تواصل الارتفاع بوتيرة أبطأ. وحددت الوكالة أربعة مجالات لسد الفجوة خلال العقد: مضاعفة المتجددة ثلاث مرات، ومضاعفة معدل تحسن الكفاءة، وتوسيع الكهربة، وخفض انبعاثات الميثان من قطاع الطاقة 75%. ويتصور المسار الذي تراه بلاك روك أكثر واقعية تراجعًا طفيفًا قريبًا في انبعاثات الكربون المرتبطة بالطاقة، وانخفاضًا يتجاوز النصف بحلول منتصف القرن، مع عدم يقين كبير.

النقل الكهربائي شرط لربط الإمدادات الجديدة بمراكز الطلب؛ فبعض الخطوط عمرها قرن، وقد يستغرق إنشاء البديل سنوات. وقدّرت وزارة الطاقة الأمريكية أن الشبكة تحتاج توسعًا بمقدار الثلثين أو أكثر لتحقيق أهداف الطاقة النظيفة في 2035. ويمكن للتوليد والتخزين المحليين تخفيف بعض قيود الربط.

الشمس والرياح وتجربة تكساس

بلغت حصة الشمس 6% من توليد الكهرباء العالمي والرياح 8%. وأسهم انخفاض التكلفة منذ 2010 والسياسات الداعمة في جعلهما من أقل مصادر التوليد الكبير تكلفة في مواقع كثيرة. وتعثر توسع الرياح البحرية بفعل سلاسل التوريد وكلفة الاقتراض، بينما بقيت الرياح البرية جذابة، وتكمل الشمس بتوليدها ليلًا وخارج ساعات الذروة.

سجلت التركيبات مستويات قياسية في 2023؛ فشكّلت الشمس أكثر من نصف إضافات القدرة الأمريكية، وكان متوقعًا أن تتجاوز الشمس والرياح معًا 70% من إضافات 2024. وركبت الصين قدرة شمسية تعادل بقية العالم، وزادت تركيبات الرياح فيها بالثلثين، مع توقع استحواذها على أكثر من نصف القدرة العالمية الجديدة في السنوات الأربع التالية. وارتفعت تركيبات الشمس والرياح بالاتحاد الأوروبي من أكثر من 55 غيغاواط في 2022 إلى 66 غيغاواط في 2023.

النووي والهيدروجين والتقنيات الأخرى

الطاقة النووية: نحو 4% من الطاقة الأولية العالمية، بحصص أعلى في فرنسا وكوريا الجنوبية. توفر إنتاجًا موثوقًا منخفض الانبعاثات، لكن حساسيتها السياسية ومخاطر السلامة والتأخير وتجاوز التكلفة تعيق المشروعات الكبيرة. وقد تتيح المفاعلات الصغيرة المعيارية تنفيذًا أسرع وأقل كلفة ومخاطر نفايات أقل، وتخدم الصناعة ومراكز البيانات والشبكات اللامركزية.

الاندماج: إمكانية مستقبلية لطاقة شبه غير محدودة دون غازات دفيئة أو نفايات مشعة وفق عرض التقرير، لكنه في مراحل مبكرة ويحتاج تمويلًا بحثيًا عامًا كبيرًا، ويراه معظم مستثمري بلاك روك على مسافة عقد على الأقل من الاستخدام التجاري.

الهيدروجين: مادة أولية ووقود يمكن إنتاجه بصورة منخفضة الكربون من الغاز والمتجددة والنووي والكتلة الحيوية، وحرقه دون انبعاثات كربونية. وقد يخدم الصناعة والنقل، ويدفع منتجو النفط والغاز استثماراته باعتباره استخدامًا جديدًا للغاز.

الكهرومائية: مهمة في أوروبا وأمريكا الجنوبية والوسطى ونيوزيلندا؛ وتمثل قرابة ثلثي استهلاك الطاقة في النرويج. تحد الجغرافيا والجفاف وذوبان الجليد والاعتراضات البيئية والاجتماعية توسعها، لذلك لا تبدو آفاق نموها العالمية مماثلة للتقنيات الأخرى.

الطاقة الحيوية: يتركز الابتكار في الوقود الحيوي الحديث للنقل، لكن التنافسية التجارية تقدمت أبطأ من المتوقع، وبعض المدخلات ينافس الغذاء والغابات على الأرض. الحرارة الجوفية المعززة: تتيح إنتاجًا متجددًا مستمرًا بإتاحة مصادر حرارة أوسع؛ وقد يبدأ تبنيها المحدود أوائل ثلاثينيات القرن. وفي آيسلندا تمثل الجوفية التقليدية نحو 70% من استخدام الطاقة.

الوقود التقليدي واختلاف المسارات الوطنية

النفط: أكبر مصادر الطاقة بحصة تقارب الثلث في 2023. وتتوقع الوكالة ارتفاعًا طفيفًا في الطلب حتى 2030؛ إذ يعوض نمو الطيران والبتروكيماويات والأسواق الناشئة تراجع البنزين والديزل في الاقتصادات المتقدمة نتيجة المركبات الكهربائية والهجينة وتحسن الكفاءة.

الغاز الطبيعي: أقل كثافة كربونية من الفحم لتوليد الكهرباء إذا بقي تسربه أثناء الإنتاج والنقل منخفضًا. ويخدم الحمل الأساسي والذروة وموازنة المتجددة، وقد يدعم الموثوقية والتكلفة وخفض الانبعاثات بحسب السوق. ويتباين الطلب بين الكهرباء والتدفئة والطهي والصناعة؛ ومع توسع المتجددة قد يتحول من مصدر إنتاج أساسي إلى قدرة احتياطية، ويدخل في إنتاج الهيدروجين الأزرق.

الفحم: يتجاوز ربع استهلاك الطاقة الأولية العالمي، بحصة 11% في دول المنظمة و36% خارجها. ويعتمد المسار القريب على قدرة انخفاض الاستهلاك في الاقتصادات المتقدمة على تجاوز نموه في آسيا، بينما يرجح تراجع دوره العالمي بقوة طويلًا.

جغرافيا سلاسل التوريد: تتجاوز حصة الصين 60% في تصنيع تقنيات عديدة، منها الخلايا الشمسية والرياح والبطاريات، وتسيطر على معالجة معادن حرجة. وتبقى التبعية مرتفعة قريبًا. وتسعى الولايات المتحدة وأوروبا للتنويع بالدعم والرسوم والتحقيقات التجارية ومكافحة الإغراق والعلاقات مع الدول الغنية بالموارد، مع احتمال زيادة الضغوط التضخمية.

البنية التحتية فرص تتجاوز محطات التوليد

يتطلب الطلب المتنامي تعزيز الشبكات وتوسيعها لمعالجة اختناقات النقل وضعف المرونة وقيود التوزيع. وتبرز ثلاثة تحديات: نقل المتجددة من مواقع بعيدة إلى المستهلكين؛ وتحمل العواصف والكوارث والانقطاعات؛ واستيعاب السيارات الكهربائية والمضخات الحرارية وكهربة الصناعة. ويجسد انفصال مواقع الرياح شمال ألمانيا عن الصناعة جنوبها وغربها مشكلة النقل، كما تكشف انقطاعات تكساس في 2021 وحرائق كاليفورنيا مخاطر الشبكات القديمة.

حلول خلف العداد: يمكن للتوليد والتخزين المحليين تخفيف الحاجة لتوسعات الشبكة، وخدمة منشآت مستقلة كمراكز البيانات، ودعم الشبكة عند ربطها بالعدادات الذكية. وقد تتجاوز بعض عراقيل التصاريح للمشروعات الكبيرة، مع اختلاف فائدتها بحسب الموقع وقربه من المدن.

التخزين: يُتوقع نمو التخزين الثابت بمعدل سنوي مركب 21% حتى 2030، أكثر من ضعف معدل الشمس والرياح ولكن من قاعدة أصغر. وتساعد البطاريات في مواءمة الإنتاج والاستهلاك زمانيًا ومكانيًا وتحسين المرونة، ويمكن أن تدعم الأحمال قرب التجمعات السكانية.

البنية الغازية: يحتاج اتساع الاستخدام إلى أنابيب وتخزين ومحطات استيراد وتصدير. وكان متوقعًا بدء موجة جديدة من مشروعات الغاز المسال في 2025، بطاقة تقارب ضعف ما كانت أوروبا تستورده من روسيا، وأن تأتي أكثر من نصف الإضافات من الولايات المتحدة وقطر خلال السنوات التالية.

رقمنة الشبكة: تحسن موازنة العرض والطلب والكفاءة والموثوقية، وتخفض فواقد ترتبط بانبعاثات تقدرها الوكالة بنحو ضعفي انبعاثات سيارات أوروبا. وقدرت تضاعف احتياجات الاستثمار السنوي في هذا المجال إلى نحو 750 مليار دولار بحلول 2030، مع دور متزايد للذكاء الاصطناعي.

إدارة الكربون: تشمل احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الصناعة والمحطات وتخزينه تحت الأرض أو في الأسمنت أو استخدامه في الوقود والمواد، والالتقاط المباشر من الهواء. وتحتاج مشروعات التخزين حوافز وأسواقًا طوعية لغياب إيرادات مباشرة، كما تتطلب رأس مال وخبرة كبيرين، بما يتيح شراكات بين الشركات الكبرى ورأس المال الخاص الباحث عن عوائد طويلة الأجل تشبه البنية التحتية.

التنظيم والتمويل ودور رأس المال الخاص

تؤثر الحكومات عبر الدعم والضرائب وأهداف الانبعاثات والتصاريح ومعايير البيئة والعمل والمحتوى المحلي والتجارة. ويختلف مزيج الأدوات والسرعة بين الدول. لكن وضوح السياسات واستمرارها عنصران حاسمان لجذب التمويل الخاص؛ فعدم اليقين يرفع علاوة المخاطر وتكلفة رأس المال، خصوصًا للأصول الممتدة عقودًا.

قد تتجاوز مدة الموافقات مدة البناء في أوروبا والولايات المتحدة. ويمكن أن يستغرق تشغيل خط جهد فائق في الولايات المتحدة 13 عامًا، مقابل أقل من أربع سنوات في الصين. وقد يصبح التصريح خطرًا يتعلق بإمكان تنفيذ المشروع أصلًا، ويثبط مشروعات تخزين الكربون. وعلى الجانب الآخر، دعمت آجال الإعفاءات الضريبية لعشر سنوات في قانون خفض التضخم الأمريكي لعام 2022 الابتكار والاستثمار.

مع ارتفاع الدين العام، تصبح أموال المؤسسات والأفراد والشراكات العامة والخاصة ضرورية. ويمكن للتمويل المختلط ورأس المال المحفز خفض المخاطر وجذب أموال عالمية إلى دول لا تكفي فيها العوائد المعدلة بالمخاطر، أو تتجاوز احتياجاتها قدرة السوق المحلية. ويساعد التعاون مع الحكومات والبنك الدولي وبنوك التنمية الإقليمية على توجيه التمويل إلى مواضع الحاجة.