كيف يمكننا تخزين المزيد من الطاقة من الشمس والرياح؟
يمكن أن توفر محطات الكهرباء أكثر من 500000 ميغاواط /ساعة من الكهرباء سنويًا.
الطاقة الشمسية ممكن ان تكون نقلة نوعية لحل مشكلة إنقطاع الكهرباء التي تعاني منها بعض الدول العربية " لبنان، العراق، سوريا و السودان " نموذجاً.
يمكن أن يكون مشهدًا من فيلم خيال علمي.
في أعماق المناطق الصحراوية، تواجه السماء آلاف المرايا المصفوفة في دوائر متحدة المركز، مضاءة بالشمس.
يتم توجيه كل أشعة الشمس المنعكسة إلى قمة برج 640 قدمًا (195 مترًا) يقف في وسطهم.
إنها محطة طاقة مبتكرة تولد الكهرباء، ولكن ليس بالطريقة التي تتوقعها.
ويمكنه الاستمرار في ذلك حتى بعد غروب الشمس.
كيف؟
يعمل الضوء المركز على تسخين الملح السائل الذي يتم ضخه إلى أعلى البرج - تصل درجة الحرارة إلى 566 درجة مئوية (1050 درجة فهرنهايت) - ثم تُستخدم هذه الحرارة لتكوين بخار لتشغيل مولد كهرباء في جزء آخر من المحطة.
المشكلة التي نواجهها مع الطاقة الشمسية تقليديًا أنها مصدر طاقة متقطع - لا يمكنك إنتاج الكهرباء إلا عندما تكون الشمس مشرقة.
"ولكن لأننا نخزن الطاقة على شكل حرارة ، يمكننا أن ننتج الكهرباء بشكل موثوق به على مدار 24 ساعة ، تمامًا مثل محطة توليد الكهرباء التقليدية التي تعمل بالغاز."
المصنع هو واحد من مجموعة من حلول تخزين الطاقة المستدامة التي تحاول معالجة أفضل الطرق للطاقة المتجددة: تنوعه - تجاهل ثبات قوة المد والجزر.
إذا تمكنا من تخزين الكهرباء التي تنتجها الشمس والرياح، فيمكننا الاستفادة من تلك المتاجر عندما ينخفض الإنتاج.
طاقة المد والجزر متجددة وثابتة، ولكن حتى الآن، لم نجد طرقًا مجدية تجاريًا للاستفادة منها.
تشمل طرق التخزين المستخدمة حاليًا في جميع أنحاء العالم البطاريات ومحطات الطاقة الحرارية الأرضية والهواء المضغوط والهيدروجين - وحتى الجليد.
لكن الطريقة الأكثر شيوعًا هي الطاقة المائية - يتم ضخ المياه إلى قمة الجبل ثم إطلاقها لتشغيل التوربينات في القاع.
وفقًا لأبحاث تم اجراؤها، سترتفع منشآت تخزين الطاقة العالمية من حوالي 1750 ميجاوات في عام 2022.
ماذا نفعل عندما لا تهب الرياح والشمس لا تشرق؟
شركات الطاقة تتحرك بعيدًا عن محطات الطاقة التقليدية الكبيرة جدًا التي تنتج الكهرباء التي يتم إرسالها عبر الشبكة إلى المستهلكين، إلى نظام يتم فيه إنتاج الطاقة بطريقة أكثر توزيعًا".
"لذا من الواضح أن التخزين هو محور تركيز رئيسي ، لأنه يسمح لك بتعويض وتصحيح الكثير من هذا التوليد المتقلب الذي يأتي من مصادر الطاقة المتجددة."
كما يتم استخدام منازلنا بشكل متزايد لتخزين الطاقة أيضًا.
تشير شركات الطاقة المتجددة إلى أن متوسط استهلاك الأسرة للكهرباء في الصباح والمساء أكثر من النهار، عندما تكون الطاقة الشمسية وفيرة.
لذلك يتم شحن البطارية خلال النهار من ألواح السقف الشمسية، ثم يتم تزويد المنزل بالطاقة في المساء.
تم تجهيز المنازل المكسوة بألواح شمسية ببطاريات لتخزين الطاقة المنتجة خلال النهار لاستخدامها عند غروب الشمس.
يجادل المؤيدون بأن البطاريات المستخدمة مع العدادات الذكية - التي تساعد الشركات والمستخدمين المحليين على إدارة استخدام الكهرباء بشكل أكثر كفاءة - يمكن أن تحدث ثورة في الطريقة التي نستهلك بها الطاقة.
يوضح أحد الخبراء الذي يديرون مشروع شبكات الطاقة في الدول العربية، أن شبكات الكهرباء بحاجة إلى تحقيق التوازن بين العرض والطلب في جميع الأوقات، لكنها تكافح للتعامل مع زيادة طاقة الرياح والطاقة الشمسية عبر الإنترنت.
يقول: "قد يكون أحد الحلول هو إضافة سعة إلى الشبكة الحالية، لكن هذا قد يكون مكلفًا للغاية ومزعجًا".
"ومن ثم لديك مشكلة تقليص الطاقة - حيث يتم إيقاف تشغيل محطات الطاقة الشمسية والرياح عندما لا يكون هناك طلب كبير ، وهذا يعد إهدارًا."
توفر أنظمة التخزين مثل SNS القدرة على تصدير الطاقة إلى الشبكة في أوقات ارتفاع الطلب، والاحتفاظ بها في الاحتياطي عندما يكون الطلب منخفضًا.
لكن دعاة حماية البيئة قلقون من أن العديد من مكونات البطاريات التقليدية، مثل الكوبالت والنيكل، هي ملوثات.
لذا فإن السباق مستمر لإيجاد بدائل أنظف.
يمكن تكديس بطاريات المياه المالحة Aquion بعدة طرق لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.
تصنع بطارية Aquion للمياه المالحة وأكسيد المنغنيز من مواد أكثر استدامة من بطارية الليثيوم أيون النموذجية، وتتحمل المزيد من دورات الشحن والتفريغ، وتكاليف أقل، ولا تشتعل فيها النيران، كما تؤكد الشركة.
في حين أن مثل هذه الابتكارات قد تكون موضع ترحيب، تظل الحقيقة أنه لا يزال يستمد الغالبية العظمى من التخزين الكهربائي من ضخ المياه - وهي ليست واحدة من أكثر تقنيات تخزين الطاقة كفاءة.
يقول اتحاد تخزين الطاقة إن عدد المشاريع في خط الأنابيب يبشر بالخير، لكننا ما زلنا بعيدين عن مستويات التخزين التي نحتاجها.
أحد العوائق الكبيرة هو التنظيم - أو عدمه.
بدأت الحكومات في جميع أنحاء العالم الآن فقط في الاستجابة لمشهد الطاقة الجديد هذا.
كيف يمكننا تخزين المزيد من الطاقة من الشمس والرياح؟
يمكن أن توفر محطات الكهرباء أكثر من 500000 ميغاواط /ساعة من الكهرباء سنويًا.
الطاقة الشمسية ممكن ان تكون نقلة نوعية لحل مشكلة في البلاد العربية التي تعاني من انقطاع التيار الكهربائي في بعض الدول منها:" لبنان، العراق، سوريا....".
يمكن أن يكون مشهدًا من فيلم خيال علمي.
في أعماق المناطق الصحراوية، تواجه السماء آلاف المرايا المصفوفة في دوائر متحدة المركز، مضاءة بالشمس.
يتم توجيه كل أشعة الشمس المنعكسة إلى قمة برج 640 قدمًا (195 مترًا) يقف في وسطهم.
إنها محطة طاقة مبتكرة تولد الكهرباء، ولكن ليس بالطريقة التي تتوقعها.
ويمكنه الاستمرار في ذلك حتى بعد غروب الشمس.
كيف؟
يعمل الضوء المركز على تسخين الملح السائل الذي يتم ضخه إلى أعلى البرج - تصل درجة الحرارة إلى 566 درجة مئوية (1050 درجة فهرنهايت) - ثم تُستخدم هذه الحرارة لتكوين بخار لتشغيل مولد كهرباء في جزء آخر من المحطة.
المشكلة التي نواجهها مع الطاقة الشمسية تقليديًا أنها مصدر طاقة متقطع - لا يمكنك إنتاج الكهرباء إلا عندما تكون الشمس مشرقة.
"ولكن لأننا نخزن الطاقة على شكل حرارة ، يمكننا أن ننتج الكهرباء بشكل موثوق به على مدار 24 ساعة ، تمامًا مثل محطة توليد الكهرباء التقليدية التي تعمل بالغاز."
المصنع هو واحد من مجموعة من حلول تخزين الطاقة المستدامة التي تحاول معالجة أفضل الطرق للطاقة المتجددة: تنوعه - تجاهل ثبات قوة المد والجزر.
إذا تمكنا من تخزين الكهرباء التي تنتجها الشمس والرياح، فيمكننا الاستفادة من تلك المتاجر عندما ينخفض الإنتاج.
طاقة المد والجزر متجددة وثابتة، ولكن حتى الآن، لم نجد طرقًا مجدية تجاريًا للاستفادة منها.
تشمل طرق التخزين المستخدمة حاليًا في جميع أنحاء العالم البطاريات ومحطات الطاقة الحرارية الأرضية والهواء المضغوط والهيدروجين - وحتى الجليد.
لكن الطريقة الأكثر شيوعًا هي الطاقة المائية - يتم ضخ المياه إلى قمة الجبل ثم إطلاقها لتشغيل التوربينات في القاع.
وفقًا لأبحاث تم اجراؤها، سترتفع منشآت تخزين الطاقة العالمية من حوالي 1750 ميجاوات في عام 2022.
ماذا نفعل عندما لا تهب الرياح والشمس لا تشرق؟
شركات الطاقة تتحرك بعيدًا عن محطات الطاقة التقليدية الكبيرة جدًا التي تنتج الكهرباء التي يتم إرسالها عبر الشبكة إلى المستهلكين، إلى نظام يتم فيه إنتاج الطاقة بطريقة أكثر توزيعًا".
"لذا من الواضح أن التخزين هو محور تركيز رئيسي ، لأنه يسمح لك بتعويض وتصحيح الكثير من هذا التوليد المتقلب الذي يأتي من مصادر الطاقة المتجددة."
كما يتم استخدام منازلنا بشكل متزايد لتخزين الطاقة أيضًا.
تشير شركات الطاقة المتجددة إلى أن متوسط استهلاك الأسرة للكهرباء في الصباح والمساء أكثر من النهار، عندما تكون الطاقة الشمسية وفيرة.
لذلك يتم شحن البطارية خلال النهار من ألواح السقف الشمسية، ثم يتم تزويد المنزل بالطاقة في المساء.
تم تجهيز المنازل المكسوة بألواح شمسية ببطاريات لتخزين الطاقة المنتجة خلال النهار لاستخدامها عند غروب الشمس.
يجادل المؤيدون بأن البطاريات المستخدمة مع العدادات الذكية - التي تساعد الشركات والمستخدمين المحليين على إدارة استخدام الكهرباء بشكل أكثر كفاءة - يمكن أن تحدث ثورة في الطريقة التي نستهلك بها الطاقة.
يوضح أحد الخبراء الذي يديرون مشروع شبكات الطاقة في الدول العربية، أن شبكات الكهرباء بحاجة إلى تحقيق التوازن بين العرض والطلب في جميع الأوقات، لكنها تكافح للتعامل مع زيادة طاقة الرياح والطاقة الشمسية عبر الإنترنت.
يقول: "قد يكون أحد الحلول هو إضافة سعة إلى الشبكة الحالية، لكن هذا قد يكون مكلفًا للغاية ومزعجًا".
"ومن ثم لديك مشكلة تقليص الطاقة - حيث يتم إيقاف تشغيل محطات الطاقة الشمسية والرياح عندما لا يكون هناك طلب كبير ، وهذا يعد إهدارًا."
توفر أنظمة التخزين مثل SNS القدرة على تصدير الطاقة إلى الشبكة في أوقات ارتفاع الطلب، والاحتفاظ بها في الاحتياطي عندما يكون الطلب منخفضًا.
لكن دعاة حماية البيئة قلقون من أن العديد من مكونات البطاريات التقليدية، مثل الكوبالت والنيكل، هي ملوثات.
لذا فإن السباق مستمر لإيجاد بدائل أنظف.
يمكن تكديس بطاريات المياه المالحة Aquion بعدة طرق لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.
تصنع بطارية Aquion للمياه المالحة وأكسيد المنغنيز من مواد أكثر استدامة من بطارية الليثيوم أيون النموذجية، وتتحمل المزيد من دورات الشحن والتفريغ، وتكاليف أقل، ولا تشتعل فيها النيران، كما تؤكد الشركة.
في حين أن مثل هذه الابتكارات قد تكون موضع ترحيب، تظل الحقيقة أنه لا يزال يستمد الغالبية العظمى من التخزين الكهربائي من ضخ المياه - وهي ليست واحدة من أكثر تقنيات تخزين الطاقة كفاءة.
يقول اتحاد تخزين الطاقة إن عدد المشاريع في خط الأنابيب يبشر بالخير، لكننا ما زلنا بعيدين عن مستويات التخزين التي نحتاجها.
أحد العوائق الكبيرة هو التنظيم - أو عدمه.
بدأت الحكومات في جميع أنحاء العالم الآن فقط في الاستجابة لمشهد الطاقة الجديد هذا.