أحدثت الثورة التقنية نقلة نوعية في عدة صناعات ابتداء من المصانع ووصولا إلى المواصلات، ووصل أثرها إلى صناعات تقليدية لم تكن في الحسبان مثل صناعات النفط والغاز والكهرباء. وأوضح تقرير لمركز Brookings للأبحاث أن صناعات الطاقة تطورت بشكل كبير في العقد الماضي، حيث أتت ثورة الغاز الصخري. ففي عام 2005 بدأت الشركات بالوصول إلى إمدادات جديدة من الغاز الطبيعي والنفط عن طريق استخراجهما من الأحواض الصخرية بفضل تقنيتين جديدتين، هما الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي. واكتشف المهندسون طريقة حفر الآبار أفقيا ومن ثم تدوير الحفارات جانبيا لتسير بطول الشق الصخري. ومن ثم تضخ المياه، والرمل والمواد الكيميائية بضغط عال داخل الشق الصخري، فتتوسع الصخور وتسمح للهيدروكربونات بالتدفق. وساهمت هذه التقنيات في انخفاض أسعار النفط إلى معدلات قياسية، فبعد أن وصل سعر برميل النفط إلى 145 دولارا في يوليو 2009، أصبح اليوم سعر برميل النفط أقل من ثلث ذلك المبلغ. وأصبح العرض أكثر استجابة لظروف السوق، مما قلل من قدرة منظمة البلدان المصدرة للنفط (أوبك) على التحكم بأسعار النفط العالمية.
زيادة الإنتاجية
هذه البداية فقط، حيث إن الإدارة الذكية للأنظمة المعقدة وتحليل البيانات والأتممة للعمليات ساهمت في زيادة الإنتاجية ومرونة شركات الطاقة. ولم يقتصر أثر هذا التغيير على صناعات النفط والغاز فحسب بل امتد أثره إلى الشركات المنتجة والمزودة للكهرباء. ونهضت صناعة جديدة للكهرباء، صناعة لامركزية وصديقة للمستهلك ولها القدرة على دمج العديد من مصادر الطاقة في شبكات طاقة موثوقة. ومن المتوقع خلال السنوات المقبلة أن هذه التغيرات ستساهم في خفض أسعار الطاقة وجعلها أكثر استجابة لظروف السوق وأكثر كفاءة من قبل. ولكن لن يكون هذا التحول واضحا. ومن الممكن أن يتسبب في زعزعة الدول التي يعتمد اقتصادها على الدخل من مصادر الطاقة التقليدية مثل روسيا، ودول الخليج المنتجة للنفط وفنزويلا. وأيضا قد يؤذي الأيدي العاملة ذات المهارات المنخفضة التي قد تخسر وظائفها لصالح الأتممة. ورخص أسعار الوقود الأحفوري سيصعب من خفض الانبعاثات لمحاربة الاحتباس الحراري.
التحول بذكاء
هناك 3 اتجاهات تقود الثورة في مجال الطاقة هي، الإدارة الذكية للأنظمة المعقدة، وتحليل بيانات أكثر تطورا، والأتمتة.
يساهم الاتجاه الأول بزيادة كفاءة الشركات في التنقيب عن النفط والغاز في بيئات جيولوجية معقدة. فمثلا قبل 15 عاما، جعل التقدم في تقنية التصوير من السهل العثور على النفط في المياه العميقة مثل خليج المكسيك وساحل البرازيل. ولكن بينما تسارعت شركات النفط والغاز في استخراج هذه الثروات، أدى التزايد في الطلب على التقنيات التي تساعد على التنقيب في المياه العميقة في ارتفاع الأسعار.
وبحلول 2014، أصبحت مشاريع التنقيب في المياه العميقة مكلفة جدا لدرجة أنها تسببت في إفلاس الكثير حتى مع وصول سعر برميل النفط إلى ما يقارب 100 دولار أميركي.
وتوقفت هذه المشاريع بعد وصول أسعار النفط إلى أقل من 50 دولارا في يناير 2015. وفي 2016 علقت الشركات إنتاج ما يقدر بحوالي 4 ملايين برميل يوميا من النفط الجديد، 40% منها من المياه العميقة.
الأداء والإنتاجية
حاولت شركات النفط تخفيض التكاليف وتحسين الأداء وزيادة الإنتاجية، وبدأت بإعادة التفكير بالأنظمة المعقدة التي تستخدمها. وتمكنت بسهولة من تخفيض بعض التكاليف. فعلى سبيل المثال، انخفضت تكاليف الأعمال على المنصة النفطية (منصة بحرية لحفر الآبار واستخراج النفط والغاز الطبيعي) إلى النصف تقريبا.
وأيضا سهلت التصاميم الموحدة من استنساخ عمليات الحفر ومنصات إنتاج النفط، وجعلت الإنتاج أقل تكلفة من قبل. وأصبحت الشركات تنقل الدروس التي تعلمتها. حيث أعلنت شركة شل أنها تستخدم تقنيات من عمليات الغاز الصخري، مثل تقنية حفر الآبار الأفقية وضخ المياه فيها لزيادة الإنتاج في حقول المياه العميقة.
المياه العميقة
بفضل هذه التنقيات انخفضت تكاليف مشاريع المياه العميقة إلى 40-50 دولارا للبرميل في خليج المكسيك، والذي يعد من أهم المناطق لكونه الأكثر استجابة للتغيرات في ظروف السوق. وعلى الرغم من انخفاض أسعار النفط (وكثير من المحللين في القطاع يتوقعون بقاءها منخفضىة)، إلا أن الاستثمار في نمو مستمر. حيث تمت الموافقة على الاستثمار في 10 مشاريع مياه عميقة خلال 2016 والنصف الأول من 2017. وغيرت الإدارة الذكية للأنظمة المعقدة من قطاع الكهرباء وأعادت تشكيلها، لعدة عقود هيمنت المولدات التي تعمل بالفحم، والطاقة النووية، ومصانع الطاقة الكهرمائية على القطاع. وتغير الوضع في العقدين الأخيرة حيث حاولت الحكومات تنويع مصادرها من الطاقة وخلق وظائف جديدة وتقليل الانبعاثات. وكانت هذه المصادر في السابق محدودة ولم يكن لها تأثير على القطاع.
الطاقة المتجددة
اليوم انخفضت تكاليف الطاقة المتجددة ونمت حصتها من إمدادات الطاقة وبدأت بتغيير أسواق الكهرباء. ففي ألمانيا وحدها تشكل الرياح والطاقة الشمسية حوالي 30% من مصادرها للطاقة، وفي هاواي حوالي الربع. وتعاني المرافق القديمة للتكيف مع هذا النوع من الطاقة. ففي مارس، أوقفت شبكات الطاقة في كاليفورنيا حوالي 80 جيقاواط من الطاقة الحكومية المتجددة، بسبب أن شبكاتها لم تستطع تحمل تدفق الطاقة الشمسية فترة الظهيرة، ولم يكن لديها الإمكانيات لتخزين هذه الطاقة. وفي تكساس وغيرها من المناطق، قد تنخفض أحيانا أسعار الطاقة وتصبح بالسالب، لأنه في بعض الحالات عندما تهب رياح قوية ولا يوجد أي زيادة في الطلب على الكهرباء من قبل المشتركين. أي أنه وكأن الشركات هي من تدفع الزبائن لاستخدام الكهرباء التي تولدها. ولذا فإن شركات الكهرباء التي فشلت في التنبوء بهذه التغيرات، أصبحت تواجه الصعوبات.
لكن قيمة السوق لأعلى 4 شركات كهرباء ألمانية تصل لثلث القيمة التي كانت عليها قبل عقد من الآن. وذلك لأنها مثقلة بتكاليف الطاقة الكهربائية التقليدية، على الرغم من توفر الدعم الحكومي لاستخدام مصادر الطاقة المتجددة.
شبكات الميكرو
تعد الطاقة المتجددة جزءا من التحول المقبل. قد تواجه شركات الطاقة معضلة حقيقية بسبب أنظمة الطاقة الصغيرة واللامركزية والتي تعرف بـشبكات الميكرو»Microgrids»، أي الشبكات الصغيرة وهو مصطلح يطلق على الشبكات الصغيرة من مستخدمي الكهرباء من مصدر محلي من إمدادات الكهرباء، وغالبا ما تكون هذه الشبكات الصغيرة متصلة بشبكة الكهرباء الوطنية المركزية، ولكن لديها القدرة على العمل بشكل مستقل.
وبدأت شبكات الميكرو أو الشبكات الصغيرة بالانتشار قبل عقود، وساهم في انتشارها الجيش الأميركي، الذي كان يقدر الموثوقية فوق كل أمر آخر، لذا لم يمانع بدفع مبالغ أكثر في سبيل ذلك. ويجب على القواعد العسكرية الاستمرار بالعمل حتى وإن فشلت باقي شبكات الطاقة. وأيضا كانت ألاسكا من أوائل المجتمعات النائية التي تبنت هذه التقنية، بسبب بعدها عن الشبكة المركزية الاعتيادية. ولكن بدأت الشبكات الصغيرة بالانتشار في أماكن أخرى مثل الجامعات والمستشفيات، حيث يمكنهم توليد طاقة يمكن الاعتماد عليها ومصممة غالبا لتوفير المال عن طريق استخدام الطاقة المهدرة في تسخين وتبريد المباني.
شبكات النانو
سمحت التقنيات الجديدة مثل خلايا الوقود وأنظمة تخزين البطاريات - المستخدمة لتخزين الطاقة المتجددة، وغيرها من البرامج المعقدة بتطوير أنظمة أصغر تسمى بشبكات النانو «Nanogrids». وتستخدم شبكات النانو في المراكز التجارية الكبرى مثل ولمارت وغيرها. ويحتاج صناع القرار والشركات خلق أنظمة ونماذج عمل جديدة خصوصا مع قلة اعتماد الناس على شبكات الكهرباء التقليدية.
يذكر أن بعض الولايات الأميركية بدأت بمواكبة هذه التغيرات، فمثلا في نيويورك بدأت الترويج لشبكات الكهرباء المستقلة، وذلك عن طريق مكافأة الشركات التي تستثمر في الأنظمة اللامركزية. ولكن لم يعمل أحد على وضع خطة مفصلة لكيف يمكن دمج الشبكات الجديدة المستقلة مع أنظمة الكهرباء المركزية التقليدية.
أهلا بالروبوت
إن ثاني مصادر الابتكارات الجديدة هو تحليل أفضل للبيانات. فبدأت شركات النفط في استخدام الخوارزميات لتحليل هذه البيانات الضخمة، مما جعل من السهل العثور على النفط وإدارة عمليات الإنتاج. ففي أبريل أعلنت شركة بي بي النفطية أنها باستخدام هذه المنهجيات، تمكنت من إيجاد 200 مليون برميل نفط في حقل نفط سابق في خليج المكسيك. ووفقا للبي بي أصبح تحليل البيانات الذي كان يستغرق في السابق عاما تقريبا، استغرقها الآن عدة أسابيع فقط. وتمكنت باستخدام المعالجة السحابية «Cloud processing» من خلق ملايين السيناريوهات لتطوير حقل ما. وعندما تتمكن الشركات من تقييم الكثير من الخيارات والاحتمالات، تزيد الإنتاجية من الحقول بحوالي 5 %، مع خفض 30 % من تكاليف الاستثمار في حفر الحقول، وبدأ البحث عن النفط. وبدأت صناعة النفط في استخدام تحليل البيانات في الصيانة التنبؤية، مما ساهم في تخفيض الأعطال غير المتوقعة، وذلك بعد تحليل بيانات تاريخية تتوقع بفشل المعدات قبل حدوثها. وساهمت هذه الممارسة المأخوذة من صناعة محركات الطائرات في تقليل الخسائر في المنصات النفطية، والتي قد يتسبب أعمال المعدات فيها بخسائر مكلفة.
الأتمتة أهم الابتكارات
ثالث وأهم الابتكارات هو الأتمتة، وبدأ استخدام الروبوتات في حقول النفط البحرية البعيدة لأداء مهام خطرة مثل توصل الأنابيب خلال عمليات الحفر، وهو عمل كان يقوم به العمال في السابق. وفي القريب، ستسهل الأنظمة الذكية والروبوتات من عمليات الحفر والتنقيب في الأماكن البعيدة والخطرة. وحاليا بدأت الشركات في تطوير روبوتات يمكنها العمل على أرضيات المحيطات وفحص الأنابيب تحت الماء والمعدات.
وحاليا يتطلب تشغيل منصة نفطية بحرية ما بين 100-200 عامل، ولكن هذا العدد قد ينخفض مستقبلا. وعلى الرغم من أن الدور البشري ما زال مهما خصوصا في قواعد السلامة التي تتطلب اتخاذ قرارات معقدة، إلا أن الأتمتة ستحدث تحولا جذريا في صناعة النفط. ووفقا لمكانزي، فأنه خلال الـ10 سنوات المقبلة سيزيد توظيف علماء البيانات من حملة الدكتوراة أكثر من توظيف تخصصات الجيولوجيا.
وبالفعل غيرت الأتمتة من صناعة الطاقة، حيث استبدلت العدادات الذكية قراءات العدادات التقليدية. وستسهل الأتمتة مع تحليل البيانات من إدارة المتغيرات في الإمداد التي تنتج من استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية. وقد تزيد من موثوقية شبكات الكهرباء. ويتسبب عدم فهم مشغلي شبكات الكهرباء لهذه التغيرات القادمة في انقطاعات التيار الكهربائي في الولايات المتحدة؛ إن الأتمتة وتحسين التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر سيقللان من انقطاعات التيار.
الفائزون والخاسرون
إن معظم التغيرات المقبلة في صناعة الطاقة أخبار إيجابية للعالم. لكن هذه الثورة تتخللها تغيرات جذرية في السياسات، واقتصاديات الدول والبيئة. ويجب على صناع القرار والسياسات وقادة الأعمال التحرك بحذر.
بداية، قد يتسبب الانخفاض في أسعار الطاقة بإضعاف اقتصاد وسياسات العديد من الدول المصدرة للنفط. وهي دول اعتمدت لمدة طويلة على سيطرتها على أكبر موارد النفط الرخيصة. وكاستجابة للتغيرات المقبلة، بدأت بعض الدول بالتحرك. وعلى سبيل المثال، أطلقت السعودية رؤية 2030، لتقليل اعتماد المملكة على النفط وتنويع اقتصادها. وأعلنت الحكومة أنها تخطط لبيع 5% من شركة أرامكو، والذي قد يساعد على زيادة كفاءة الشركة. وتعتبر هذه التغيرات واعدة ولطالما طال انتظارها، ولا بد من الانتظار لنجاح تنفيذ الرؤية.
نفقات روسيا
يجب على روسيا الاستمرار في الإصلاحات أيضا. حيث قبل عقد كانت الحكومة الروسية تستطيع موازنة ميزانيتها عندما تصل أسعار النفط إلى 100 دولار للبرميل. ولكن اليوم بحلول 2019 تستطيع موازنة ميزانيتها بسعر 40 دولارا للبرميل فقط، على الرغم من أن 35% فقط من إيرادات الحكومة تأتي من النفط. ولكن لا يزال الوضع غير مستقر، ويتعين على موسكو الاستمرار في خفض نفاقاتها.
لقد فشلت بعض الدول الأخرى مثل أنجولا ونيجيريا في تقديم إصلاحات فعالة، وساهم انخفاض أسعار الطاقة بزيادة حالة عدم الاستقرار.
إن الحكمة المالية وتوفير بيئة للمستثمرين الأجانب قد يساعدان الصناعات المحلية في الحصول على أحدث التقنيات والمنافسة في أسواق الطاقة العالمية.
وفي الولايات المتحدة ستكون لثورة الطاقة آثار جذرية تمتد لما هو أبعد من الوظائف والنمو الاقتصادي الذي سيأتي مع الطاقة الرخيصة. ففي الكهرباء يفضل الاقتصاد الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة، وسيجعل من الصعب للفحم أن ينافس، بعد أن كان الفحم يولد نصف الطاقة الكهربائية في 2007. وفي 2016 أصبح يولد 30% من الطاقة الكهربائية. وعلى الرغم مما يدعيه السياسيون فإن وظائف الفحم لن تعود.
الاقتصاد الحديث
لم تناقش الولايات المتحدة كيف ستتغير طبيعة العمل في الاقتصاد الحديث. إن صناعة الطاقة كانت من أوائل معاصري هذه التغيرات، وهي في موقع جيد للاستفادة من خبرتها في التأقلم وتدريب قواها العاملة. حيث بدأت صناعات الطاقة بتدريب القوى العاملة خلال مسيرتها الوظيفية على غرف التحكم في مصانع الطاقة والإشراف في منصات الإنتاج على الأنظمة المؤتمتة. وأيضا بدأت المناهج التعليمية في مجال النفط والطاقة بالتغير، مثلا إن جامعة تكساس ايه أند إم أطلقت برنامجا للماجستير في تكنولوجيات الجغرافية المكانية والتي تستهدف العاملين في مجال الطاقة.
التغير المناخي
لا يزال التغير المناخي أكبر التحديات التي تواجهها صناعة الطاقة بلا شك. وفقا لتقرير أخير من اللجنة الدولية للتغيرات المناخية، يجب على العالم تقليل الانبعاثات بحوالي 80% وذلك لتتمكن من تقليل معدل ارتفاع درجات الحرارة وإيقافه في نهاية المطاف. وأظهرت القمم الدولية والنقاشات في العقدين الأخيرة صعوبة هذه المهمة. وصعبت الثورة في الوقود الأحفوري من المهمة، حيث لا تزال أسعار الوقود الكربوني منافسة جدا لأسعار البدائل الأخرى ذات انباعاثات أقل. ويكمن الحل في الاستثمار في الابتكار. ففي أواخر 2015، تعهدت كبرى الحكومات بمضاعفة إنفاقها على أبحاث الطاقة، ولكن حتى الآن لم تلتزم بذلك. على الرغم من زيادة الاستثمار في القطاع الخاص لا زال إنفاق الحكومات على أبحاث الطاقة كما هو منذ 4 عقود.
فوائد الثورة التقنية
إن الفوائد الناجمة عن الثورة التقنية في الطاقة، وصلت للمستهلكين، حيث يستهلك العالم 92 مليون برميل من النفط يوميا، بتكلفة حوالي 2 تريليون دولار، وهذا أقل مما كانت عليه التكلفة قبل عقد.
ففي الولايات المتحدة، ساعدت الثورة في عالم الطاقة على توفير 700 دولار في المتوسط في العام للعائلة الأميركية. إن زمن سياسة الطاقة التي تركز على الإمدادات الخام للموارد – الوصول لبراميل النفط أو الفحم أو الغاز الطبيعي- قد ولى. واليوم المهمة الجديدة لصناع السياسة هي التعامل وإدارة التأثيرات التي ستنتج عن عالم جديد من الطاقة الوفيرة والرخيصة.
