تسارع انخفاض الفحم مع ازدهار الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة

شهد منظر الطاقة في الولايات المتحدة تحولاً ملحوظاً منذ عام 2000، حيث تعكس هذه التغييرات اتجاهات اقتصادية وتكنولوجية وسياسية أوسع نطاقًا أثرت على خليط الطاقة الوطني.

أحد المجالات التي شهدت اضطرابًا كبيرًا هو نمط استهلاك الفحم والغاز الطبيعي والطاقة المتجددة. هذه هي قصة تلك التحولات.

بداية الألفية: سيطرة الفحم

في بداية القرن الحادي والعشرين، كان الفحم المصدر الأساسي لتوليد الكهرباء في الولايات المتحدة. في عام 2000، بلغ اسهلاك الفحم 22.6 تريليون وحدة حرارية بريطانية (BTUs)، مما يعكس استخدامه الشائع في محطات الطاقة عبر البلاد. كان ذلك في المقام الأول نتيجة لتكلفة الفحم النسبية المنخفضة ووفرته في الولايات المتحدة.

كان استهلاك الغاز الطبيعي أيضًا كبيرًا بلغ 23.3 تريليون BTUs، لكن كان يستخدم في الأساس للتدفئة والعمليات الصناعية. ومع ذلك، كان سيكون قريبًا من أن يكون وقودًا ناميًا بسرعة لتوليد الكهرباء. وساهمت الطاقة المتجددة، بما فيها الطاقة الهيدروليكية والرياح والشمسية والبيولوجية، بـ 5.7 تريليون BTUs.

نصف العقد الأول من الألفية: صعود الغاز الطبيعي

شهدت منتصف العقد الأول من الألفية زيادة ملحوظة في استهلاك الغاز الطبيعي، نتيجة التقدم في تقنيات التكسير الهيدروليكي والحفر الأفقي التي فتحت احتياطيات هائلة من الغاز الصخري. بحلول عام 2005، بلغ استهلاك الغاز الطبيعي 22.7 تريليون BTUs، لكنه كان على وشك الانفجار.

بقي استهلاك الفحم مستقرًا نسبيًا، متجاوزًا قليلاً في منتصف العقد الأول من الألفية قبل بدء الانحدار التدريجي. بدأت الطاقة المتجددة تكتسب قبولًا، جزئيًا بفضل زيادة الاستثمارات في الطاقة الرياحية والشمسية.

نهاية العقد الأول من الألفية وبداية العقد الثاني: انتقال نحو طاقة نظيفة

شهدت نهاية العقد الأول من الألفية وبداية العقد الثاني تحولًا هامًا نحو مصادر الطاقة النظيفة. شهدت هذه الفترة انخفاضًا سريعًا في استهلاك الفحم، حيث انخفض إلى 20.8 تريليون BTUs بحلول عام 2010، مع تشديد اللوائح البيئية، وتبدو أوضاع الغاز الطبيعي أكثر وضوحًا من الناحية الاقتصادية.

بلغ استهلاك الغاز الطبيعي 24.7 تريليون BTUs في عام 2010، استفاد من انخفاض انبعاثات الكربون وفعالية التكلفة. استمرت الطاقة المتجددة في مسارها الصاعد، حيث وصل استهلاكها إلى 7.6 تريليون BTUs في عام 2010، دفعتها الحوافز الفيدرالية والولائية، والتقدم التكنولوجي، وانخفاض التكاليف.

نصف العقد الثاني من الألفية: انخفاض متسارع للاستهلاك الفحمي وصعود الطاقة المتجددة

تسارع الاتجاه نحو مصادر الطاقة النظيفة في نصف العقد الثاني من الألفية. بحلول عام 2015، تراجع استهلاك الفحم بشكل حاد إلى 15.7 تريليون BTUs، في حين واصل الغاز الطبيعي ارتفاعه، ليصل إلى 28.3 تريليون BTUs. وشهدت الطاقة المتجددة نموًا كبيرًا، حيث وصل استهلاكها إلى 10.0 تريليون BTUs، بفعل زيادات كبيرة في سعة الطاقة الرياحية والشمسية.

نهاية العقد الثاني من الألفية حتى بداية العقد الثالث: سيطرة الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة

أرست نهاية العقد الثاني من الألفية حتى بداية العقد الثالث سيطرة الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة في خليط الطاقة في الولايات المتحدة. بحلول عام 2020، انخفض استهلاك الفحم إلى 10.7 تريليون BTUs، مع تفكيك المزيد من محطات توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم وانتقالًا نحو طاقة نظيفة.

بلغ استهلاك الغاز الطبيعي 32.6 تريليون BTUs في 2020. لعب الغاز الطبيعي دورًا كفاعل (طاقة عند الطلب) بالإضافة إلى دور في توازن مصادر الطاقة المتجددة الشاقولية.

شهدت الطاقة المتجددة نموًا ملحوظًا، حيث بلغ استهلاكها 12.1 تريليون BTUs في عام 2020، مما يبرز إسهامات كبيرة لطاقة الرياح والشمس والبيولوجية.

الاتجاهات الأخيرة: استمرار نمو الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة

في عام 2023، ارتفع استهلاك الفحم قليلاً، في حين ارتفع استهلاك الغاز الطبيعي إلى مستوى قياسي 36.5 تريليون BTUs. ووصل استهلاك الطاقة المتجددة إلى مستوى قياسي 14.7 تريليون BTUs في عام 2023، يعكس الاستثمارات المستمرة في بنية الطاقة المتجددة والدور المتزايد للطاقة الشمسية والرياح في الشبكة الوطنية للطاقة.

الاستنتاجات

شهدت الفترة من عام 2000 إلى 2023 تحولاً دراماتيكيًا في منظر الطاقة في الولايات المتحدة. انخفض استهلاك الفحم بمقدار 13.0 تريليون BTUs، بينما زاد استهلاك الغاز الطبيعي بمقدار 13.4 تريليون BTUs. ارتفع استهلاك الطاقة المتجددة بمقدار 8.4 تريليون BTUs خلال تلك الفترة.

ومع ذلك، يجب ملاحظة أن هذه المقارنات ليست متطابقة تمامًا. عند احتراق الفحم أو الغاز الطبيعي لتوليد الطاقة، يضيع معظم الطاقة (60% إلى 70%) في تحويلها إلى كهرباء كحرارة. ومع ذلك، هذا ليس الحال بالنسبة للطاقة المتجددة. وبالتالي، يمكن القول إن تريليون BTU من استهلاك الفحم أو الغاز الطبيعي غير قابل للمقارنة مباشرة مع تريليون BTU من استهلاك الطاقة المتجددة عند مناقشة الكهرباء.

على الجانب الآخر، الطاقة المتجددة ليست طاقة قرينة. يمكن استخدام الغاز الطبيعي لاستبدال تمامًا محطة توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم. تكون الطاقات المتجددة مناسبة بشكل أفضل لتلبية الطلب الهامشي بطريقة لامركزية. ونتيجة لذلك، لعبت الطاقات المتجددة والغاز الطبيعي دورًا جيدًا معًا في التسبب في الانخفاض الكبير في استهلاك الفحم هذا القرن.

من المتوقع استمرار هذه الاتجاهات مع تقدم التكنولوجيا والعوامل الاقتصادية والمبادرات السياسية التي تدفع جهوداً إضافية للحد من الانبعاثات الكربونية. إن قطاع الطاقة في الولايات المتحدة مستعد لمستقبل يلعب فيه الطاقة المتجددة دورًا مركزيًا، بدعم من الغاز الطبيعي كمصدر طاقة مرن وموثوق.

بواسطة روبرت رابير

المزيد من قراءات Oilprice.com:

• تقنية البطارية الجديدة قد تحل مشكلتين كبيرتين في تخفيض انبعاثات الكربون بحجر واحد
• تواجه تجارة إعادة تصدير السيارات في جورجيا مستقبلًا غامضًا
• قد تكون المناجم الفحمية النشطة مفتاحًا للثورة في الطاقة المتجددة