يشغل كل إنتاج للطاقة، ومن المصادر المختلفة مساحات من الأرض، سواء كان ذلك لمحطة توليد الطاقة، أو لاستخراج المعادن من الأرض. فما هي المصادر التي تستخدم معظم الأراضي، وأيها يستخدمها بكفاءة أكبر؟
لا يأتي أي مصدر للطاقة دون أي تأثير بيئي، سواء كان الفحم أو الغاز أو الطاقة النووية أو الطاقة المتجددة، فإن كل مصدر للطاقة يشغل مساحات من الأراضي كما يستخدم الماء ويحتاج إلى بعض الموارد الطبيعية للوقود أو التصنيع.
لكن هناك اختلافات شاسعة في هذه التأثيرات بين المصادر. ينبعث الوقود الأحفوري من غازات الاحتباس الحراري لكل وحدة طاقة أكثر بكثير من الطاقة النووية أو مصادر الطاقة المتجددة. وهذا الأمر يتسبب بوفاة الكثيرين بسبب تلوث الهواء أيضًا.
فكيف تتراكم مصادر الطاقة هذه عندما يتعلق الأمر باستخدام الأرض؟
يشعر الناس بالقلق إزاء تأثيرات استخدام الأراضي لإنتاج الطاقة لعدة أسباب، الأول هو السؤال التقني عما إذا كان لدينا ما يكفي من المساحة لإنتاج كل طاقتنا من مصادر معينة على الإطلاق، والثاني هو القلق الجمالي حول المقدار الذي يمكن أن تستحوذ عليه هذه التقنيات من المساحات على الأرض، والثالث هو تأثير استخدام الأراضي على الموائل الطبيعية والبيئة.
أحد الأمور في إجمالي استخدام الأرض هو المساحة التي تشغلها محطة الطاقة: مساحة محطة توليد الطاقة بالفحم، أو الأرض التي تغطيها الألواح الشمسية، هناك حاجة إلى المزيد من الأراضي لاستخراج الفحم، كما وأن هناك حاجة متزايدة للتنقيب عن المعادن المستخدمة في الألواح الشمسية من الأرض. لالتقاط الصورة الكاملة، نقارن البصمة الكربونية بناءً على تقييمات دورة الحياة الخاصة بكل مصدر بلطاقة. تغطي هذه استخدامات الأرض للمصنع نفسه أثناء التشغيل ؛ الأرض المستخدمة لاستخراج المواد من أجل بنائها ؛ التعدين لأنواع وقود الطاقة، سواء المستخدمة مباشرة (أي الفحم أو النفط أو الغاز أو اليورانيوم المستخدم في سلاسل التوريد) أو بشكل غير مباشر (مدخلات الطاقة المستخدمة لإنتاج المواد) ؛ توصيلات بشبكة الكهرباء ؛ واستخدام الأراضي لإدارة أي نفايات يتم إنتاجها.
وفي الرسم البياني المرفق، يمكن أن نلاحظ كيفية مقارنة مصادر الطاقة المختلفة، نحن هنا ننظر فقط إلى المصادر الرئيسية للكهرباء - نظرًا لأن النفط يُستخدم في الغالب للنقل، فهو غير مدرج، يتم تحديد استخدامات أراضيهم بالمتر المربع سنويًا لكل ميغاواط / ساعة من الكهرباء المنتجة، يأخذ هذا في الاعتبار عوامل السعة المختلفة لهذه المصادر، أي أنه يعتمد على الناتج الفعلي من التقنيات المتقطعة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
أولاً، نرى أن هناك اختلافات كبيرة بين المصادر. في الجزء السفلي من الرسم البياني نجد الطاقة النووية. إنه المصدر الأكثر كفاءة في استخدام الأراضي: فلكل وحدة كهرباء تحتاج إلى مساحة أرض أقل بمقدار 27 مرة مقارنة بالفحم ؛ 18 مرة أقل من محطات الطاقة الكهرومائية ؛ و 34 مرة أقل من الطاقة الشمسية الكهروضوئية .
ثانيًا، نرى أن هناك اختلافات كبيرة داخل تقنية طاقة واحدة. يتضح هذا من خلال النطاق الواسع من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى لمساحة الأرض. يوضح هذا أن استخدام الأراضي يعتمد كثيرًا على كيفية نشر التكنولوجيا والسياق المحلي.
فالطاقة الشمسية هي أحد الأمثلة التي يكون فيها سياق ونوع المادة مهمان كثيرًا. تستخدم الألواح الشمسية المصنوعة من الكادميوم طاقة ومواد أقل من ألواح السيليكون، وبالتالي تستخدم مساحة أقل لكل وحدة. من المهم أيضًا أن تقوم بتركيب هذه الألواح على أسطح المنازل أو على الأرض، ومن الواضح أن الطاقة الشمسية على الأسطح تحتاج إلى مساحة أقل بكثير من الأراضي الإضافية ؛ نحن نستخدم فقط مساحة مشغولة بالفعل، فوق المباني الحالية. ومع ذلك، فهم يحتاجون إلى بعض الأراضي على مدار دورة حياتهم لأنهم ما زالوا يحتاجون إلى تعدين المواد لصنعها، بالإضافة إلى الطاقة (الكهرباء في الغالب) المستخدمة في تكرير السيليكون. أخيرًا، تُحدث كثافة الألواح وتباعدها أيضًا فرقًا.
الرياح هي أكثر مصادر الكهرباء وضوحًا والتي يجب أن نفكر فيها بشكل مختلف عندما يتعلق الأمر باستخدام الأرض. تجده منفصلاً عن المصادر الأخرى في أسفل الرسم البياني، هناك عدة أسباب لذلك. أولاً، تستهلك الرياح البحرية مساحة، لكنها بحرية وليست مساحة برية. ثانيًا، تختلف الرياح البرية عن مصادر الكهرباء الأخرى لأنه يمكنك استخدام الأرض بين التوربينات لأنشطة أخرى، مثل الزراعة. هذا ليس هو الحال بالنسبة لمحطة الفحم أو الغاز أو الطاقة النووية، هذا يعني أن استخدام الأراضي لمزارع الرياح متغير بدرجة كبيرة.
فعلى مزرعة Roscoe Wind Farm في تكساس، والتي تستخدم 184 مترًا مربعًا لكل ميغاواط في الساعة. هذا مشروع كبير، حيث يمكن للمزارعين تحقيق دخل إضافي من خلال إنتاج الكهرباء بينما يواصلون عملياتهم الزراعية بين توربينات الرياح. تعتبر مزرعة الرياح استخدامًا ثانويًا تقريبًا للأرض. يتناقض هذا مع مزارع الرياح الأكثر كثافة، مثل Fântânele-Cogealac في رومانيا، أو Tehachapi Pass في كاليفورنيا، حيث إنتاج الطاقة هو الاستخدام الأساسي للأرض. يمكن أن يكون لها مساحة صغيرة من الأرض تبلغ 8 م 2 فقط لكل ميغاواط ساعة، إن اختياراتنا حول مكان وكيفية نشر طاقة الرياح تعني أنها يمكن أن تستخدم مساحة كبيرة من الأرض، أو ربما، مساحة أقل من الأراضي التي نستخدمها اليوم.
يقترح البعض نفس المبدأ بالنسبة للطاقة الشمسية، فنظرًا لإمكانية استخدام الأرض الموجودة أسفل الألواح الشمسية في بعض الأحيان لأغراض أخرى (مثل الزراعة)، فيجب احتسابها على أنها "أرض مستخدمة بشكل مشترك"
هناك أدلة على أن هذه الأنظمة الكهروضوئية، حيث يتم تركيب الألواح الكهروضوئية على الأراضي الزراعية، يمكن أن تكون أمثلة رائعة على الأراضي المشتركة. تظهر الدراسات الحديثة أنه في ظل ظروف معينة، يمكن أن يزيد غلة المحاصيل الفلطائية الزراعية مقارنة بالمحاصيل التقليدية، بسبب توازن الماء بشكل أفضل والتبخر النتح، وكذلك انخفاض درجات الحرارة .
يسلط ذلك الضوء على نقطة مهمة: يمكن أن تختلف تكاليف استخدام الأراضي كثيرًا اعتمادًا على مكان بناء مصادر الطاقة، والاستخدامات البديلة لتلك الأرض. فلا يتشابه مصدر الطاقة الذي يتوسع في الموائل الطبيعية أو الغابات عن بناء مزرعة شمسية في صحراء غير منتجة.
وبالتالي فإن تقييم تحول الطاقة منخفضة الكربون ككل، فإن الانتقال المبني فقط على الطاقة النووية سوف يحتاج إلى مساحة أقل بكثير مما نستخدمه اليوم.
وبالنظر إلى حقيقة أن التحول إلى تقنيات الطاقة منخفضة الكربون من شأنه أن يمنع ملايين الوفيات المبكرة كل عام من تلوث الهواء، ومعالجة تغير المناخ، فإن الزيادة الصغيرة في استخدام الأراضي - خصوصا في الأراضي غير المنتجة - تبدو وكأنها ثمن معقول يجب دفعه.
المقال ترجمة بتصرف من موقع Our world in data
