Optimal design of a green ammonia export supply chain from Saudi Arabia under demand, price and route uncertainty: a two-stage stochastic programming approach
تستخدم هذه الورقة نموذج برمجة عشوائية ثنائي المرحلة لتوضيح أن سلسلة توريد صادرات الأمونيا الخضراء المثلى من المملكة العربية السعودية إلى أوروبا وشرق آسيا يجب أن تتركز حصرياً في موقع نيوم بسعة قدرها 1.80 مليون طن متري سنوياً، مما يحقق ميزة اقتصادية كبيرة مقارنة بالتصاميم الحتمية، ويثبت حساسية عالية تجاه أسعار السوق والتكاليف الرأسمالية في ظل عدم اليقين في الطلب والمسارات.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يبحث العالم عن وسيلة لتشغيل مستقبله دون حرق الوقود الأحفوري، وأحد أكثر الحلول واعداً يتضمن تحويل ضوء الشمس والرياح إلى وقود نظيف يسمى الهيدروجين الأخضر. ومع ذلك، يصعب شحن الهيدروجين عبر المحيطات لأنه يجب الحفاظ عليه في درجات حرارة منخفضة للغاية أو تحت ضغط هائل. ولحل هذه المشكلة، يقوم المهندسون غالباً بتحويل الهيدروجين إلى أمونيا، وهي مادة كيميائية يسهل نقلها وتخزينها، قبل شحنها إلى الدول التي تحتاج إليها. وتتمتع المملكة العربية السعودية، بصحاريها الشاسعة ورياحها الساحلية القوية، بموقع فريد لتصبح مصدراً رئيسياً للأمونيا الخضراء. ومع ذلك، فإن بناء المصانع والموانئ الضخمة المطلوبة يعد مقامرة؛ إذ يتعين على المستثمرين اتخاذ قرار بشأن مكان البناء وحجم هذه المنشآت قبل سنوات من معرفة الكمية الدقيقة التي سيشتريها العالم، أو السعر الذي سيدفعونه، أو ما إذا كانت الممرات الملاحية التي يعتمدون عليها ستظل مفتوحة.
يتصدى بحث جديد أجراه عبد القادر هنبازة في جامعة جدة لهذه حالة عدم اليقين من خلال إنشاء نموذج حاسوبي متطور لإيجاد المسار الأكثر أماناً وربحية. وبدلاً من التخمين بناءً على مستقبل واحد، قام الباحثون بمحاكاة خمسين عالماً مختلفاً، تجمع بين الطلب المرتفع والمنخفض، والأسعار المتفاوتة، ومخاطر إغلاق طرق الشحن بسبب النزاعات. وقد اختبروا خمسة مواقع ساحلية محتملة في المملكة العربية السعودية — ثلاثة على البحر الأحمر واثنان على الخليج العربي — لمعرفة أي مزيج من الألواح الشمسية وتوربينات الرياح والمصانع الكيميائية يمكنه الصمود أمام أسوأ السيناريوهات مع تحقيق الأرباح في الوقت ذاته. لم يكن الهدف مجرد إيجاد الطريقة الأرخص لإنتاج الأمونيا، بل تصميم سلسلة توريد يمكنها الصمود أمام الطبيعة المتقلبة للأسواق العالمية والجيوسياسية.
كشف النموذج عن فائز واضح لموقع أول مركز تصدير رئيسي: نيوم، وهي مدينة جديدة يتم بناؤها في الركن الشمالي الغربي من البلاد على البحر الأحمر. وعلى الرغم من أن الموانئ الواقعة على الخليج العربي أقرب إلى الأسواق الآسيوية مثل اليابان وكوريا، وجد البحث أن موارد الرياح في نيوم أفضل بكثير لدرجة أنها تجعل تكلفة الإنتاج هناك أقل بنحو 130 دولاراً لكل طن عن أي مكان آخر. وهذه الميزة السعرية كبيرة جداً لدرجة أنه حتى لو تم إغلاق طريق البحر الأحمر، مما يضطر السفن لاتخاذ رحلة أطول حول أفريقيا، فإن التوفير الناتج عن جعل الوقود أرخص سيظل يفوق تكاليف الشحن الإضافية. وبناءً على ذلك، استبعد النموذج بناء أي مرافق تصدير على ساحل الخليج في المستقبل المنظور، لأن تكاليف إنتاجها المرتفعة لن يتم تعويضها أبداً، بغض النظر عن مدى أمان الممرات الملاحية.
وعندما تعلق الأمر بتقرير حجم المصنع، اكتشف الباحثون أن النهج الأكثر شيوعاً المتمثل في التخطيط لمتوسط المستقبل هو في الواقع كارثة مالية. فإذا قامت شركة ببناء منشأة بحجم يلبي متوسط الطلب المتوقع، فستخسر حوالي 140 مليون دولار سنوياً لأن المصنع سيبقى متوقفاً عن العمل كلما كان الطلب أقل من المتوسط. وبدلاً من ذلك، فإن الاستراتيجية المثلى هي بناء مصنع أصغر، بحجم يلبي مستوى الطلب الذي من المرجح تلبيته أو تجاوزه بنسبة 90 بالمائة. هذا التصميم "المدرك للمخاطر"، والذي يركز على 1.8 مليون طن من الأمونيا سنوياً، يتجنب التكاليف الباهظة للسعة غير المستغلة. وبينما قد لا يحقق هذا المصنع الأصغر كل عملية بيع ممكنة، إلا أنه يضمن ربحاً ثابتاً يبلغ حوالي 160 مليون دولار سنوياً في المتوسط، في حين أن المصنع الأكبر ذو الحجم المتوسط قد يخسر المال في نصف جميع السيناريوهات الممكنة.
كما بحثت الدراسة مدى ضرورة قلق المستثمرين من أسوأ السيناريوهات، مثل الانخفاض المفاجئ في الأسعار أو الإغلاق التام لقناة السويس. فبدون ضمانات حكومية، قد يرفض المستثمر الحذر جداً بناء أي شيء، خوفاً من أن تؤدي سنة سيئة إلى محو مدخراتهم. ومع ذلك، وجد الباحثون أن شبكة أمان بسيطة — وهي ضمان حد أدنى للسعر قدره 750 دولاراً للطن من الأمونيا — تغير قواعد اللعبة تماماً. فمع وجود هذا الحد الأدنى للسعر، سيكون حتى أكثر المستثمرين حذراً مستعدين لبناء المصنع، لأن أسوأ نتيجة ممكنة لن تؤدي إلى خسارة. وهذا يشير إلى أن العقود الدولية التي تضمن حداً أدنى للسعر، على غرار المخططات المستخدمة بالفعل في أوروبا واليابان، هي المفتاح لإطلاق رأس المال اللازم لبناء هذه المشاريع الضخمة للطاقة الخضراء.
في الختام، يظهر البحث أن مستقبل صادرات الأمونيا الخضراء السعودية يعتمد على اختيار الموقع والحجم الصحيحين في ظل عدم اليقين، أكثر من اعتماده على إيجاد مسار شحن مثالي. ومن خلال اختيار الموقع الأكثر رياحاً وبناء مصنع يتسم بالمرونة بدلاً من كونه مصنعاً للحد الأقصى، يمكن للصناعة تأمين مستقبل مربح حتى عندما يكون العالم غير قابل للتنبؤ. وتخلص الدراسة إلى أن قيمة استخدام هذا التخطيط الدقيق القائم على السيناريوهات هائلة؛ فهي توفر مئات الملايين من الدولارات مقارنة بالتخمين، مما يثبت أنه في عالم الطاقة الخضراء عالي المخاطر، فإن الاستثمار الأذكى هو الذي يستعد لما هو غير متوقع.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.