مشروع تحويل النفايات إلى طاقة في ليدز البريطانية يعالج 190 ألف طن سنويًا

أخبار ar.wedoany.com، انطلاقًا من معالجة النفايات غير القابلة لإعادة التدوير عن طريق الحرق، يتم إضافة أنابيب دورة مائية داخل المحرقة لتحويلها إلى غلاية مشابهة لتلك المستخدمة في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، حيث يتحول الماء إلى بخار لتشغيل مولد كهربائي. على عكس حرق النفايات التقليدي، تعمل هذه التقنية على احتجاز حرارة الاحتراق عبر بخار الماء والقضاء على انبعاثات الجسيمات الضارة، وهذا هو المبدأ الأساسي لعمل مصانع تحويل النفايات إلى طاقة.

يجمع مرفق استعادة المواد والطاقة في ليدز، الواقع في منطقة كروس غرين الصناعية، بين مرحلة معالجة ميكانيكية أولية (تستخدم بشكل أساسي لفصل المعادن) ووحدة توليد مشترك للطاقة (CHP) بقدرة حوالي 11 ميغاواط. يمكن لهذا المرفق معالجة حوالي 190 ألف طن من النفايات المتبقية سنويًا، بينما تصل قدرة مرحلة المعالجة الأولية إلى 214 ألف طن سنويًا. يحتل المرفق المرتبة التاسعة في المملكة المتحدة من حيث الحجم، لكنه من بين المرافق الأحدث تشغيلًا، حيث لم يتجاوز عمره 10 سنوات حتى أبريل من هذا العام.

تقوم إسبانيا بتحويل 10% فقط من نفاياتها المنزلية إلى طاقة. تمتلك البلاد 11 محطة لمعالجة النفايات مزودة بتقنيات استعادة الطاقة، وقد عالجت حراريًا 2.9 مليون طن من النفايات في عام 2023، وهو ما يعادل 3% من إجمالي المعالجة المماثلة في أوروبا. يتم طمر 47% من النفايات المنزلية، وهو السبب الرئيسي في هذه المساهمة المتواضعة. اعتبارًا من عام 2027، عندما يتم استبعاد المواد المستقرة بيولوجيًا من إحصاءات النفايات القابلة لإعادة التدوير في إسبانيا، سترتفع هذه النسبة إلى 65%. وفقًا لتقرير الإنذار المبكر الصادر عن محكمة المدققين الأوروبية، لا تزال إسبانيا بعيدة كل البعد عن تحقيق أهداف الطمر. يقول دانييل توغيس، المدير الوطني لشركة فيوليا إسبانيا (Veolia España): "تحتاج إسبانيا إلى 15 مرفقًا إضافيًا لمعالجة النفايات لتتوافق مع توجيهات الاتحاد الأوروبي"، والتي تنص على خفض كمية النفايات المطمورة إلى 10% من النفايات المنزلية بحلول عام 2035.

يعد تمويل الشراكات بين القطاعين العام والخاص أمرًا بالغ الأهمية. تتم إدارة هذا المرفق من خلال تعاون مباشر بين شركة فيوليا (Veolia) ومجلس مدينة ليدز. في عام 2012، وقع الطرفان عقدًا بموجب مبادرة التمويل الخاص (PFI) لمدة 25 عامًا بموجب امتياز، يتضمن التزامات التصميم والبناء والتمويل والتشغيل (DBFO). تغطي هذه الالتزامات تمويل النفايات وتصميمها وبناءها وتشغيلها وصيانتها ومعالجتها واستعادة الطاقة منها. للمقارنة، تشارك مجموعة فيوليا (Veolia) أيضًا بنسبة 47% في اتحاد مؤقت (UTE) لإدارة النفايات البيئية في ماتارو (Maresme)، بالتعاون مع شركة البناء الإسبانية ساسير (Sacyr) وشركة العائلة سوريس (Suris). يشترك هذا الاتحاد (UTE) مع اتفاقية PFI في العديد من أوجه التشابه، لكن مدة امتيازه تبلغ 15 عامًا فقط، وقد تم توقيعه مع اتحاد إدارة نفايات ماريسمي (Consorci de Residus del Maresme)، الذي يضم 29 مجلسًا بلديًا في المنطقة، بينما في ليدز يوجد مجلس بلدي واحد فقط.

لكن المشكلة لا تكمن في خصائص الامتياز، بل في النقص العام في مبادرات الشراكة بين القطاعين العام والخاص المشابهة لاتحاد ماتارو. يشير دانييل توغيس إلى أن "الكيانات الإقليمية المتكاملة مثل الاتحادات والمجالس البلدية موجودة بالفعل، لكن هذه الكيانات لا تملك القدرة التمويلية أو الاقتراضية اللازمة لتحقيق الأهداف الأوروبية."

هناك مشكلة أخرى تتمثل في استمرارية تدفق النفايات المتبقية. يقول دانييل توغيس: "المشكلة الأكبر تكمن في الحصول على المدخلات (النفايات)، وليس في تصريف المخرجات (الكهرباء والحرارة)." تؤدي إعادة التدوير إلى تقليل تدفق النفايات المتبقية، ولكنها تتنافس أيضًا بشكل مباشر مع النفايات المرسلة إلى المطامر. بدون وجود حوافز لضمان تدفق النفايات الضروري هذا، لا يمكن ضمان جدوى مثل هذه الاستثمارات. تفرض المملكة المتحدة ضريبتين على المطامر: معدل عام يبلغ 126.15 جنيهًا إسترلينيًا للطن، ومعدل منخفض (للمواد الخاملة ومنخفضة التلوث) يبلغ 4.05 جنيه إسترليني للطن. في إسبانيا، تبلغ التكلفة الإجمالية لطمر طن من النفايات في الرسوم البلدية 5 يورو. من عام 2000 إلى عام 2025، انخفض تدفق النفايات إلى المطامر في المملكة المتحدة بنسبة 90%، متجهًا إلى 60 موقعًا للمعالجة الحرارية وبرامج إعادة التدوير المرتبطة بها.

التوفر هو الهدف الأساسي، وتحويل النفايات إلى طاقة هو هدف ثانوي. يقول غريغ كيسلي، مدير مرفق شيفيلد التابع لمجموعة فيوليا (Veolia): "الهدف الأساسي هو التوفر. نتوقف عن العمل لمدة أسبوعين كل عامين للصيانة. بالمقارنة، يتوقف مرفق شيفيلد عن العمل مرة واحدة سنويًا لأنه أقدم." تتطلب عقود PFI في المملكة المتحدة إنشاء كيان ذي غرض خاص (SPV)، مشابه للاتحاد المؤقت (UTE) في إسبانيا، لتمويل المشروع. يتلقى الكيان ذو الغرض الخاص (SPV) دفعة سنوية موحدة (unitary charge) من الهيئة المخولة (هنا مجلس مدينة ليدز)، تبدأ من تاريخ بدء تشغيل المشروع، لتغطية تكاليف التشغيل والتمويل. يتم تعديل هذه الدفعة سنويًا بناءً على معايير توفر المرفق ومعايير تشغيلية أخرى (مثل حدود الانبعاثات). لتعظيم هذه الدفعات، حققت شركة فيوليا المملكة المتحدة ومرافقها التابعة نسبة توفر إجمالية بلغت 94%، بينما يبلغ المتوسط الوطني 87%. على الرغم من ذلك، يوفر مجلس مدينة ليدز 7 ملايين جنيه إسترليني سنويًا، و270 مليون جنيه إسترليني طوال فترة الامتياز، وذلك بشكل أساسي من ضريبة الطمر التي تم توفيرها نتيجة تجنب طمر النفايات.

يشكل توليد الكهرباء مكملاً مثالياً. أصبح تحويل النفايات إلى طاقة أيضًا أحد متطلبات هذا النوع من العقود. يواجه عائقًا ماديًا يمكن إدارته: كثافة الطاقة المنخفضة جدًا لهذه النفايات المتبقية. قد تتراوح قيمتها الحرارية بين 7 و12 ميغاجول لكل كيلوغرام من النفايات، بينما تبلغ 50 ميغاجول لكل كيلوغرام للغاز الطبيعي، و24 إلى 30 ميغاجول لكل كيلوغرام للفحم البيتوميني. يتطلب إنتاج 1 ميغاواط/ساعة ما يقرب من 2 طن من النفايات، بينما يمكن لطن واحد من الفحم إنتاج 2 إلى 3 ميغاواط/ساعة، أي أن 0.2 إلى 0.3 طن فقط من الفحم تكفي لإنتاج 1 ميغاواط/ساعة.

يعد إنتاج الحرارة أكثر المخرجات كفاءة. هناك عائق آخر أمام توليد الكهرباء يتمثل في الاستفادة من الحرارة المنتجة. يعمل الجزء المتبقي كوقود لتوليد الحرارة، مما يقلل حجم النفايات الداخلة إلى المرفق بنسبة تصل إلى 20% عن طريق الحرق. يتم دمج هذه الحرارة، الموجودة على شكل بخار ماء، في شبكة التدفئة المركزية في ليدز. من حيث الكفاءة الحرارية، إذا تم فقدان 10% من الطاقة في مبادل حراري للغلاية، فإن أفضل طريقة لاستخدام بخار الماء بدرجة حرارة 400 درجة مئوية هي مشاركته مع المباني العامة والشركات والمساكن مع فقدان حراري ضئيل للغاية (فقدان نقل بنسبة 5% إلى 20%). يفي هذا الحفاظ الفعال على الحرارة بأحد متطلبات عقد PFI، وهو تحقيق كفاءة حرارية وكهربائية إجمالية تبلغ 0.65.

قد يصبح توليد الكهرباء أولوية على استخدام الحرارة. خلال فصل الشتاء، يصبح بيع الحرارة المنتجة أولوية لتعظيم الكفاءة الإجمالية. ومع ذلك، في فصل الصيف، لا يتم بيع الحرارة تقريبًا، ويتم تبريد جزء من بخار الماء على سطح المرفق، ثم يعاد تدويره على شكل ماء إلى دورة الغلاية. يقول غريغ كيسلي: "في الصيف، عندما نستخدم البخار الزائد لتوليد الكهرباء، تبلغ قدرة التوليد 11 ميغاواط؛ وفي الشتاء تنخفض إلى 5 أو 6 ميغاواط. مرفق شيفيلد متصل بشبكة تدفئة مركزية أقل، وبالتالي يولد كهرباء أكثر."

لا توجد حاجة كبيرة للحرارة في إسبانيا. باستثناء شبكات التدفئة المركزية المحدودة جدًا، مثل تلك الموجودة في برشلونة أو مدريد أو بلد الوليد أو بنبلونة، والتي يتم تزويدها بشكل أساسي من محطات طاقة الكتلة الحيوية، لا توجد حاجة للتدفئة المركزية في إسبانيا. ما لم يكن هناك عميل صناعي يرغب في شراء الحرارة الناتجة عن مشاريع تحويل النفايات إلى طاقة في المستقبل، فإن مبيعات الحرارة ستكون محدودة للغاية. يؤدي هذا إلى انخفاض كفاءة الطاقة الإجمالية والكهربائية، حيث سيتم استخدام معظم الحرارة لتوليد الكهرباء. يسرد دليل وحدات التوليد المشترك للطاقة الذي تبيعه وتقوم بتركيبه شركة Centrica (شركة الغاز البريطانية) بعض العوامل التي قد تجعل استخدام التوليد المشترك غير موصى به، بما في ذلك الطلب المنخفض جدًا أو الموسمي على الحرارة، والمرافق التي من المتوقع أن تقوم بكهربة جميع احتياجاتها الحرارية في المدى القصير. إسبانيا ليست سوقًا مواتية للتوليد المشترك للطاقة بدون دعم.

الكفاءة الكهربائية أقل مقارنة بالدورات المركبة. تبلغ الكفاءة الكهربائية لوحدة التوليد المشترك الصغيرة في مصنع ليدز عادةً 20% إلى 30%، بينما تبلغ كفاءة الدورة المركبة 55% إلى 60%. عند إضافة الكفاءة الحرارية، تكون الكفاءة الإجمالية للتوليد المشترك أعلى بكثير. هناك قيد آخر لاستعادة الطاقة في مرافق معالجة النفايات وهو تحسين إيرادات بيع الكهرباء. ينتج مصنع ليدز أقصى قدر من الكهرباء في الصيف، حيث يكون متوسط أسعار الكهرباء منخفضًا، إلا في حالات حدوث موجات حارة. تسمح طريقة الإدارة هذه لوحدة التوليد المشترك، بمجرد ربطها بالشبكة، بالعمل كمصدر طاقة أساسي، مع حماية الإيرادات من خلال اتفاقية شراء طاقة (PPA) طويلة الأجل بسعر ثابت مع شركة EDF Energy (التابعة لشركة الكهرباء الفرنسية). يقول دانييل توغيس: "مالك النفايات هو المجلس البلدي"، وفي النهاية يقرر المجلس البلدي استخدام الحرارة المنتجة. يقول غريغ كيسلي: "يمكننا مساعدة عملاء التدفئة المركزية على استخدام الحرارة بشكل أكثر كفاءة." تتطلب اللوائح البريطانية فصل العملاء غير الفعالين في استخدام الحرارة بحلول عام 2029، وقد تؤدي هذه العملية إلى تحرير المزيد من الحرارة لتوليد الكهرباء.

المواطنون في صميم النقاش. بالإضافة إلى التخطيط السليم لاحتياجات مرافق معالجة النفايات لتمكين إسبانيا من تحقيق أهداف عام 2035، هناك حاجة لمعالجة قضية حاسمة تتمثل في التواصل ونقل المعلومات مع المواطنين. قد تكون معارضة المواطنين العائق الرئيسي أمام تطوير هذه التكنولوجيا، وغالبًا ما تستند هذه المعارضة إلى معلومات غير كافية. من بين الأمور التي يفخر بها غريغ كيسلي أكثر من غيرها هو مركز الزوار، المخصص للأنشطة التعليمية حول إعادة التدوير والاقتصاد الدائري، والذي زاره أكثر من 20 ألف شخص، ويستقبل سنويًا زيارات من المدارس المحلية. بالإضافة إلى وظيفته الصناعية، يتميز المرفق بتصميمه المعماري واندماجه البيئي، حيث يضم واحدًا من أكبر الجدران النباتية الحية (living wall) في أوروبا، من تصميم المهندس المعماري الفرنسي جان-روبرت مازو (Jean-Robert Mazaaud) من شركة S'pace Architects. على قمة الهيكل الزجاجي والخشب الرقائقي الملصوق (glulam) الذي يبلغ ارتفاعه 42 مترًا، يوجد نظام لجمع مياه الأمطار. هناك عدة مبادرات مماثلة في مدينة ليدز، مثل المبنى الذي يبلغ ارتفاعه 13 مترًا في 123 شارع ألبيون، أو المقر الرئيسي لشركة Verallia، الشركة المصنعة للتغليف الزجاجي الفرنسية، في المملكة المتحدة. يستلهم هذا الاتجاه المعماري أفكارًا من كتاب "الارتباط بالحياة" (Biophilia) لعالم الأحياء الأمريكي إدوارد أو. ويلسون (Edward O. Wilson).