مفهوم التناضح (osmosis) قد يعيد الذاكرة الى علم الأحياء في مرحلة الدراسة الثانوية. انه عملية نقل المياه من مكان يحتوي على تركيز منخفض للمواد الذائبة ـ مثل الملح ـ الى مكان يحتوي على تركيز عالٍ، وذلك بالمرور عبر غشاء.

العلماء في شركة ''ستاتكرافت'' النروجية للطاقة المتجددة يسعون حالياً الى استخدام عملية التناضح لتوليد الطاقة الكهربائية. والتوقعات مغرية جداً. فبناء على تقدير عدد الأنهار في أنحاء العالم التي تتوافر فيها الظروف المناسبة، يشكل التناضح مصدراً محتملاً لنحو 1700 تيراواط ساعةمن الطاقة سنوياً (1 تيراواط = مليون ميغاواط) على المستوى العالمي، وفقاً لتقديرات خبراء الشركة. وهذا يعادل استهلاك الكهرباء في كل الصين عام 2002.

في حزيران (يونيو) 2008 بدأت ''ستاتكرافت'' بناء أول محطة طاقة تناضحية في العالم، وتأمل إنجازها وتشغيلها مع نهاية هذه السنة. تبلغ مساحة المحطة التجريبية 100 متر مربع، وهي ضمن مصنع لعجينة الورق قرب مضيق أوسلو، ويتوقع أن تبلغ قدرتها أربعة كيلوواط. وإذا سارت الأمور وفقاً للخطة، تأمل الشركة بناء محطة كاملة تولّد 100 ميغاواط سنوياً بعد سبع سنوات.

تسخير طاقة التناضح لتوليد الكهرباء مفهوم خضع لجدل واسع منذ سبعينات القرن الماضي. والنظرية بسيطة نسبياً: تضخ المياه البحرية والمياه العذبة في أنابيب الى نظام غشائي مصنوع من مواسير لولبية لتوسيع المساحة السطحية الى الحد الأقصى. الملح في المياه البحرية يسحب المياه العذبة عبر النظام الغشائي، ما يؤدي الى تراكم الضغط الذي يدفع المياه عبر التوربين فتتولد الكهرباء.

لكن لماذا لم يكن هناك اهتمام بهذه الفكرة من قبل؟ يقول ستين إرك سكيلهاغن نائب رئيس مشروع الطاقة التناضحية في ''ستاتكرافت'': ''إن النظام الغشائي هو التحدي الحقيقي. لقد اختبرنا كثيراً من الأغشية الموجودة في السوق، لكن أياً منها لا يلبي حاجاتنا''. وأوضح أن النظم الحالية تلائم صناعة تحلية المياه، لكنها لا تجمع بين الميزتين الأساسيتين اللازمتين لمحطة طاقة تناضحية. فالغشاء يجب أن يكون قادراً على تحمل دفق مائي عال جداً، وأن يكون في الوقت ذاته رقيقاً الى درجة كافية لابقاء المياه المالحة والمياه العذبة منفصلتين.

استعانت ''ستاتكرافت'' بنحو 20 عالماً من مراكز بحوث في أنحاء أوروبا، حتى وجدت في النهاية غشاء يمكن استعماله بنجاح في محطة طاقة صغيرة. وهي لا تفشي أسرارها، باستثناء القول إن غشاءها السحري مصنوع من بوليمر شبيه بالبلاستيك ورقيق للغاية. ويضيف سكيلهاغن: "إذا نظرت اليه وتحسّسته فلن تلاحظ الفرق بينه وبين صفحة من الورق. لكنه ليس كافياً لمحطة أكبر، وخلال سنتين نأمل أن نحرز تقدماً جوهرياً في أبحاثنا".

هذا تحسن كبير عما حدث في سبعينات القرن العشرين، عندما كانت سيدني لويب من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلس تبحث في عملية لتحلية المياه المالحة، وتوصلت الى فكرة استعمال التناضح لتوليد الطاقة. وقد طوّر الفكرة تورليف هولت وتور تورنسن من مركز البحوث النروجي SINTEF. لكن الفكرة كسبت زخماً كبيراً عام 1997، عندما لفتت انتباه ''ستاتكرافت'' التي سبق أن رسخت أقدامها كلاعب رئيسي على مسرح الطاقة الناشئة في أوروبا. وبحلول 2003، كانت تجري اختبارات على نموذج أولي صغير الى درجة أنه ما زال جاثماً على طاولة سكيلهاغن. ومنذ ذلك التاريخ، قامت الشركة بتكبير حجم مولداتها التناضحية.

وعلى رغم امكانية بناء المحطات تحت سطح الأرض، إلا أنها ضخمة بحيث أنها تحتاج الى مساحة ملعب كرة قدم لتزويد 15,000 منزل بالكهرباء. ومثل مصادر الطاقة البديلة الأخرى، فان الطاقة الناتجة من التناضح ليست رخيصة. يقول سكيلهاغن: ''نحن لا نستطيع التنافس على أساس كفاءة الكلفة مع محطة تعمل بالغاز، لكن أعتقد أننا قادرون على التنافس مع مشاريع توليد الكهرباء بقوة الرياح أو المد والجزر في المناطق البحرية''. وستبلغ كلفة كل ميغاواط ساعة 100 يورو.

بخلاف مصادر الطاقة البديلة الأخرى، مثل طاقة الشمس والرياح، لا مشكلة في تذبذب المقومات الأولية الرئيسية وهي المياه العذبة والمياه البحرية. وكل ما هو مطلوب مكان تلتقي فيه مياه ذات ملوحة كافية مع مياه عذبة. وهناك كثير من الأماكن التي تستوفي هذه المعايير قرب مراكز مدينية أو صناعية.

وبخلاف تكنولوجيات بحرية أخرى، فان توليد الطاقة بالتناضح لا يتطلب عملاً في بيئة قاسية كما هي الحال في أعماق البحار على سبيل المثال. وبما أن تدفق المياه يمكن تنظيمه، فهو أيضاً لا يتأثر بالتغيرات الموسمية أو اليومية للأنماط المناخية أو المائية.

إن الاعفاءات الضريبية والاعانات الحكومية الأخرى لتطوير الطاقـة البديلـة جعلت أوروبا قاعدة تكنولوجيا الطاقة المتجددة، حسب ريس تيسدايل من مـركز بحـوث الطاقـة الناشئة. ويتوقع أن يزداد هذا الدعم مع الوقت. ففي آذار (مارس) 2008، وافقت بلدان الاتحـاد الأوروبي على هدف إلزامي يقضي بزيادة الاستعمال الكلي للطاقة المتجددة بنسبة 20 في المئة قبل سنة 2020. وهذه مهلة كافية لجعل الطاقة المولّدة بالتناضح جزءاً من مجموعة الحلول التي سوف تخدم الطاقة في أوروبا، ومن ثم بقية العالم.

يقول تيسدايل: "لكل تكنولوجيا هفـواتها، فالريح لا تهب كل الوقت والشمس لا تسطع طوال اليوم. والحل المثالي هو تلبية احتياجاتنا الطاقوية من خلال مجموعة تكنولوجيات".

تسخير طاقة الأمواج هو تحد محيّر للمهندسين. فالأحوال المناخية العاصفة في المناطق البحرية والتآكل بفعل المياه المالحة عقبتان كبيرتان قد تتسببان بأضرار للمعدّات، ما يزيد أعمال الصيانة والاصلاح ويجعل الكهرباء التي تنتجها هذه المعدّات أكثر كلفة من مصادر الطاقة التقليدية. والآن طوّرت شركة AWS الاسكوتلندية لتكنولوجيا الطاقة البحرية نظاماً بسيطاً يلزمه قليل من الصيانة لاستغلال هذا المصدر الطاقوي الوافر والنظيف بكلفة أقل.

غالبية أجهزة توليد الكهرباء مــن طاقة الأمواج تطفو على السطح فتولّد الكهرباء بالتحرك مع الأمواج، أو تجثم على الشاطئ وتوجه الأمواج المتكسرة عليه لتشغيل المولدات. الجهاز الجديد الذي يدعى Archimedes Wave Swing (أرجوحة أرخميدس الموجية) يطفو على عمق أمتار تحت سطح المياه، موصولاً بمرساة في قاع البحر بواسطة دعامة مفصلية. وهو بحجم حافلة بطبقتين، ويتكون من أسطوانة ثابتة، في أعلاها غطاء متحرك كـفنجان مقلوب رأساً على عقب. وتصل بين الأسطوانة والغطاء حلقة عازلة من الكفلار والمطاط مانعة لتسرب المياه. وعندما تمر الأمواج فوق الغطاء الممتلئ بالهواء يدفعه وزن المياه نزولاً على الاسطوانة، ما يؤدي الى انضغاط الغاز في الداخل. هذا الضغط يدير نظاماً هيدروليكياً ومولّداً لانتاج الكهرباء.

إن صيانة ''أرجوحة أرخميدس''، التي تتضمن جزءاً متحركاً رئيسياً واحداً، هي أسهل من صيانة الأجهزة التقليدية العائمة التي تتآكل أجزاؤها المتحركة الكثيرة في المياه المالحة. ولأن الجهاز مغمور تماماً، فهو لا يتعرض لأحوال مناخية قاسية فوق المياه، ما يقلل من الأضرار التي تسببها العواصف.

ويمكن صيانة الجهاز في معظم الأحوال البحرية بواسطة غواصات يتم التحكم بها عن بعد، ما يتيح انجازها سريعاً. وبخلاف ذلك، فان كثيراً من الأجهزة السطحية يمكن أن تتوقف عن العمل لأسابيع اذا تعطلت، لأن بعض أنظمة السلامة تمنع العمل في البحر أثناء ارتفاع الأمواج. وبما أن الجهاز مغمور بالكامل، فهو لا يُرى من اليابسة ولا يفسد متعة المشاهد بمنظر المحيط.

تجارب الطرازات الأولى لهذا الجهاز قبالة ساحل البرتغال عام 2004 نجحت في تزويد الشبكة العامة في البلاد بالكهرباء. والتحسينات التي أدخلت على التصميم منذ ذلك الوقت، وتم تمويلها جزئياً بهبة من الحكومة الاسكوتلندية بلغت 2,1 مليون جنيه استرليني (نحو 4 ملايين دولار)، خفضت حجم الجهاز ووزنه، ما ساعد في خفض النفقات أكثر.

في شباط (فبراير) 2008، اجتذبت AWS مزيداً من الاستثمار والدعم لتطوير العمل من صندوق شل للمشاريع التكنولوجية. وبهذه الأموال والمساعدات الاستشارية الاضافية تخطط الشركة لاختبار نموذج بقدرة 250 كيلوواط سنة .2009 وتتوقع إطلاق مزرعة تجارية نموذجية لتوليد الكهرباء من طاقة الأمواج سنة 2011، تزوّد نحو 27,000 منزل بالطاقة الكهربائية.