شهد العام المنصرم (2023)، طرح تقنيات مستدامة جديدة لتخزين الكهرباء؛ ما يفتح الباب على مصراعيه للتوسع في إنتاج الطاقة النظيفة.
تُسهم تلك الحلول في تحقيق أهداف خفض الانبعاثات الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري في توليد الكهرباء؛ إذ تضمن القدرة على الاحتفاظ بإنتاج الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح في وقت وفرة الفائض، واستهلاكه في حالة نقصها أو عدم توافرها لاحقًا، وفق منصة الطاقة المتخصصة.
وعادةً ما تستعمل بطاريات الليثيوم أيون لتخزين الكهرباء، إلا أنها باهظة التكلفة وتواجه عقبات كثيرة مثل تلك المرتبطة بالسلامة؛ ولذلك ظهرت الحاجة إلى إيجاد بدائل أقل تكلفة وأكثر حفاظًا على البيئة.
شمس داخل صندوق
طورت شركة “فورث باور” الأميركية (Fourth Power) بطارية غير مسبوقة يمكنها تحويل الطاقة المتجددة إلى حرارة، وتخزنها للاستهلاك المستقبلي.
وخلال عملية تحويل الطاقة المتجددة إلى حرارة، يجري تسخين كتل كربونية إلى درجات حرارة عالية حتى تتوهج مثل ضوء الشمس، ثم تطلق تلك الحرارة إلى الشبكة وقت الطلب في صورة كهرباء، عبر تعريضها للخلايا الشمسية الحرارية.
وحصل الابتكار على تمويل بقيمة 19 مليون دولار من صندوق “بريكثرو إنرجي فنتشرز” (Breakthrough Energy Ventures) المملوك لرجل الأعمال الأميركي الشهير بيل غيتس.
وباستعمال التمويل الجديد، ستبدأ “فورث باور” إنشاء محطة كهرباء تجريبية بقدرة 1 ميغاواط/ساعة خارج بوسطن، وهي قادرة على إنارة نحو ألف منزل، ومن المتوقع دخولها حيز التشغيل في 2026.
تخزين الكهرباء دون ليثيوم
أعلنت شركة “إنرجي دوم” الإيطالية (energydome) تطوير بطارية تخزن الكهرباء المنتجة من مصادر الطاقة المتجددة دون الحاجة إلى المعادن الأرضية النادرة مثل الليثيوم والنحاس.
وعلى شكل قبة بيضاء اللون نصف بيضاوية، يعمل النظام الجديد عبر تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى سائل بوساطة جهاز ضغط يستعمل الكهرباء النظيفة المستمدة من الشبكة.
ينتج عن هذه العملية توليد الحرارة التي تُستعمل بدورها لجعل ثاني أكسيد الكربون السائل يتبخر في صورة غاز ساخن عالي الضغط، يُشغل توربين جهاز توليد الكهرباء، ثم تعود الكهرباء إلى الشبكة، ويملأ ثاني أكسيد الكربون القبة مجددًا.
وخلال جولة التمويل الأخيرة في يوليو/تموز 2023، حصل الابتكار على دعم من صندوق الثروة السيادية في سلطنة عمان، وشركة فوباك الهولندية (Vopak)، للاستثمار في المشروع.
وتستهدف الشركة إقامة أول مصنع لتقنية تخزين الكهرباء دون ليثيوم بقدرة 20 ميغاواط، ما يكفي لإنارة ما يتراوح بين 13 ألفًا و15 ألف منزل في سريدينا الإيطالية.
تخزين الكهرباء في الطوب
كشفت شركة روندو إنرجي الأميركية (Rondo Energy) النقاب عن أن بطاريتها الحرارية العاملة بطوب البناء، قد حصدت 60 مليون دولار خلال جولة تمويل في أغسطس/آب (2023).
ضمت قائمة الممولين شركة النفط السعودية “أرامكو” وشركة مايكروسوفت الأميركية (Microsoft)، ومجموعة التعدين الأنغلو-أسترالية متعددة الجنسيات ريو تينتو (Rio Tinto).
تستعمل البطارية عناصر تسخين كهربية مثل الموجودة في محمصة الخبز أو الفرن، لتسخين آلاف الأطنان من الطوب حتى تصل درجات الحرارة إلى 1500 درجة مئوية.
وعند ظهور الحاجة إلى الحرارة، يتدفق الهواء عبر الطوب، ويُسَخّن إلى أكثر من ألف درجة مئوية، ثم يُوَصَّل إلى نقطة النهاية على شكل هواء أو بخار شديد السخونة.
وتقول الشركة إن التقنية الجديدة تتضمن إمكان الشحن ونقل الحرارة في الوقت ذاته، وكذا توافر المواد الرئيسة، وعدم وجود أجزاء متحركة أو مواد قابلة للاشتعال.
إعادة تصميم بطاريات الزنك الهوائية
سلّطت نتائج دراسة أجرتها جامعة “إديث كوان” الأسترالية (Edith Cowan) الضوء على بطاريات الزنك الهوائية بوصفها بديلًا أفضل من بطاريات الليثيوم من حيث التكلفة ومدى إتاحة الموارد والسلامة.
يقول قائد الدراسة الدكتور محمد رضوان أزهر، إن بطاريات الزنك الهوائية القابلة لإعادة الشحن أكثر جاذبية “بفضل تكلفتها المنخفضة، وكونها صديقة للبيئة؛ إضافة إلى كثافة طاقتها العالية -من الناحية النظرية- ومعايير السلامة العالية”.
ونجح فريق الباحثين في إعادة تصميم بطاريات الزنك الهوائية لاستعمال مجموعة من المواد الجديدة مثل الكربون والحديد والكوبالت، وهو ما يُشكَّل بديلًا أفضل لبطاريات الليثيوم.
وعادة ما تتألف تلك البطاريات من قطب كهربائي سالب من الزنك، وقطب موجب هوائي، لكن الأقطاب الهوائية كانت ضعيفة الأداء وتتسم بدورة حياة أقصر، وهو ما حجّم من إنتاج الكهربائي النهائي؛ ولذلك جاء إعادة التصميم.
المصدر : https://annabaa.org/arabic/energy/37514
