تحليل صافي الطاقة
تحليل الطاقة هو مجال دراسة واسع يتعامل مع تطوير واستخدام جميع جوانب الطاقة، وتحليل صافي الطاقة هو مجال دراسة أكثر تحديدا يتناول تحليل الطاقة المتاحة للمجتمع، من خلال عمليات إنتاج الطاقة بعد خصم الطاقة المفقودة من المجتمع نتيجة عمليات الإنتاج هذه.
وبمرور الوقت يتزايد وجوب الاستخدام الكفء لموارد الطاقة، وليس هناك شك في أن كمية كبيرة من الطاقة قد أهدرت في الماضي. وفي ظل تضاؤل بعض موارد الوقود الأحفوري بسرعة، فإن زيادة كفاءة استخدام هذه الموارد سوف تساعد على إطالة الوقت السابق لحدوث النفاد الفعلي. ويمكن تخفيض الاعتماد على الطاقة الخارجية إذا أمكن زيادة ناتج صافي الطاقة القابلة للاستخدام من كمية معينة من الموارد. ويمكن تخفيض الأثر البيئي في بعض الحالات إذا تم تحسين نسبة ناتج صافي الطاقة.
ووفقا لعلماء وخبراء فإن تحليل صافي الطاقة هو السبيل لتحديد التكاليف والمعوقات المحتملة لتطوير التقنية، وهو الأمر الذي لا يمكن التوصل إليه عبر التحليل المالي التقليدي. ويمكن لتحليل صافي الطاقة اعتماد طريقة التحليل الكمي أثناء الدراسة المقارنة بين كمية الطاقة التي تنتجها تقنية ما على مدار عمرها وبين الطاقة اللازمة لتصميم هذه التقنية والحفاظ عليها. ويمكن لهذا الأسلوب أن يكون مكملا للتخطيط التقليدي للطاقة الذي يركز غالبا على تقليل التكلفة المالية لإنتاج الطاقة.
ويحسب تحليل صافي الطاقة مقدار الطاقة التي تنتجها وتستهلكها تقنية ما بمرور الوقت لتقييم الاستدامة على المدى الطويل. ويسمح توافر الطاقة باستمرارية العمليات الاقتصادية والنمو الاقتصادي، فإذا أنتج قطاع الطاقة فقط ما يكفيه من الطاقة لتشغيل العمليات الخاصة به - وبالتالي لم يوفر صافي طاقة – فلن يفيد ذلك المجتمع في شيء يذكر.
ووفقا لدراسة أجريت عام 2013 في جامعة ستانفورد واستخدمت تحليل صافي الطاقة لتقييم الاستدامة طويلة المدى لتقنيات طاقة الرياح والطاقة الشمسية، فقد كشفت الحسابات أن توربين الرياح النموذجي على مدار عمره الافتراضي يولد كهرباء نحو 80 مرة أكثر مما يستهلك أثناء التصنيع والتركيب، وأن نظام خلايا الطاقة الشمسية ينتج كهرباء نحو عشر مرات أكثر مما يستهلك.
كما يمكن أن يستخدم تحليل صافي الطاقة لتقييم التأثيرات طويلة الأجل على الأراضي والنظم الإيكولوجية من جراء تطوير تقنيات وموارد الطاقة، مثل الرمال النفطية الكندية. فقد توصل تحليل أجري عام 2013 إلى أن صناعة الرمال النفطية توفر للمجتمع طاقة تبلغ نحو خمسة أضعاف ما تستهلك، وذلك بالمقارنة مع صناعة النفط التقليدية التي توفر طاقة تبلغ 10 إلى 20 ضعفا من الطاقة التي تستهلكها.
وتشير هذه النتائج إلى أن كلا من هاتين الصناعتين تنتج صافي طاقة. إلا أن التحليل المتعمق يوضح أن الرمال النفطية تتطلب المزيد من الطاقة للاستخراج والمعالجة مقارنة بالنفط التقليدي. ومع مرور الوقت تؤدي هذه الزيادة في كثافة الطاقة إلى تأثيرات مناخية أكبر لكل وحدة من الطاقة يتم توليدها من الرمال النفطية.
ويضيف الباحثون أيضا أن تحليل صافي الطاقة يسمح للمستثمرين بتحديد التكاليف والمعوقات المحتملة لتطوير تقنيات جديدة. فعلى سبيل المثال أظهرت دراسة حديثة تناولت تحليلا لميزان الطاقة في إنتاج الهيدروجين على نطاق واسع أن الخلية الشمسية الضوئية الكيميائية الإلكترونية ذات كفاءة تحويل 5 في المائة تتطلب عمرا يبلغ خمس سنوات على الأقل قبل أن تصبح عائدات صافي الطاقة الناتجة عن الخلية إيجابية. ويمكن عند تمديد العمر بحيث يصل إلى 30 عاما أن يسفر عن خلايا توفر ستة أضعاف كمية الطاقة التي استخدمت في صنعها. وقد أظهر تحليل مشابه لتخزين الكهرباء على الشبكة أن زيادة عدد المرات التي يمكن فيها شحن البطارية وتفريغها هو التحسين الوحيد بالغ الأهمية الذي يمكن إدخاله.
بل يمكن لتحليلات الطاقة أن توجه الاستثمارات بعيدا عن خيارات التقنيات السليمة ماليا ولكنها مضرة بيئيا. وعند إدارة الأنظمة المعقدة فإنه من الأهمية بمكان توفير مجموعة المؤشرات السليمة لتوجيه قراراتنا، فنحن لا نقود سيارة ليس بها عداد سرعة، ولا نطير بطائرة ليس بها مقياس ارتفاع. إن تحليل صافي الطاقة يمكنه أن يوجه صناع القرار على جميع المستويات، من الأسر إلى الحكومات، وهو الأمر الذي يمكن أن يوفر فرصة عظيمة لصانعي السياسات لتعظيم الاستفادة من هذه الأداة المهمة.