داخل أوروبا تتدافع التكنولوجيا الفائقة من أجل تخزين أفضل للطاقة
المستقبل قابل للتجديد، لكن يجب احتواء كل هذه القوة
“جورب معدني” في الأرض محشو بالهيدروجين. أحواض من الرمال الحارقة. تتحرك أوزان ضخمة ببطء شديد إلى أعلى وأسفل أعمدة المناجم القديمة. هل هذا هو مستقبل الطاقة؟
تستعد مجموعة الحيوانات الغريبة وأوعية الاحتفاظ بالحرارة هذه للظهور في جميع أنحاء أوروبا حيث تبحث القارة عن طرق لتخزين الطاقة الفائضة التي تنتجها مصادر الطاقة المتجددة.
المملكة المتحدة، على سبيل المثال، أهدرت ما قيمته نصف مليار جنيه استرليني من طاقة الرياح في عام 2021 لأنه لم يكن لديها مكان لتخزينها. بدون مثل هذا التخزين، يجب استخدام الكهرباء في نفس لحظة توليدها.
مع استمرار هدر طاقة الرياح في جميع أنحاء أوروبا، ينفق الاتحاد الأوروبي مبالغ قياسية – مليارات اليورو – على واردات الغاز مع تقليص اعتماده على الوقود الأحفوري من روسيا.
يقول دومينيك والترز، كبير مسؤولي شؤون الشركات في Highview Power، وهي شركة مقرها المملكة المتحدة تعمل على وسيلة لتخزين الطاقة على شكل هواء سائل: “نحن في نقطة تحول”.
ويضيف: “هناك حاجة لتسريع كل شيء في كل مكان”، مشيرًا إلى المجموعة الملونة من مشاريع تخزين الطاقة حاليًا في المراحل الأولى من التطوير في أوروبا.
يجادل مؤيدو تقنيات تخزين الطاقة البديلة بأن بطاريات الليثيوم أيون لن تصلنا إلا حتى الآن. يعتمد إنتاجهم على التعدين، وليس لديهم عمر طويل جدًا، ويمكن القول إنها ليست مثالية لتخزين الطاقة لفترة أطول من عدة ساعات.
يقول جاكوبو توسوني، رئيس السياسة في الرابطة الأوروبية للتخزين والطاقة (EASE): “إذا لم نحدد كيفية تحقيق الاستقرار لشبكات الكهرباء في أوروبا قريبًا، فسوف نأسف لذلك”: انقطاع التيار الكهربائي في عام 2030. “
يتم الآن التدافع لوضع وسائط التخزين الضرورية في مكانها بحيث يمكن الحفاظ على الطاقة جاهزة والانتظار حتى تلك اللحظات عندما تكون مطلوبة.
الحرارة قيد التشغيل
في ركن صناعي في كانسكابنا، فنلندا، وهي بلدة يقطنها حوالي 12000 شخص، توجد صومعة يبلغ ارتفاعها سبعة أمتار ورمادية داكنة مليئة بالرمال. رمال يمكن أن تخزن الطاقة على شكل حرارة.
يقول Tommi Eronen، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Polar Night Energy، وهي شركة ناشئة قوامها ثمانية أشخاص نشأت 1.25 مليون يورو حتى الآن.
وصف إيرونين كيف أن الرمال، التي يتم تسخينها إلى 600 درجة مئوية باستخدام فائض الكهرباء، ستبقى ساخنة لأشهر متتالية بفضل عزل جدران الحاوية الفولاذية.
تمر الأنابيب المملوءة بالهواء الساخن عبر الرمال من أجل نقل الحرارة إلى الداخل أو الخارج.
يقول إيفون إن هذه البطارية الرملية متصلة بمبادل حراري، بحيث يمكن للمشغلين نقل الطاقة الحرارية إلى أنظمة تدفئة المناطق أو، في الإصدارات المستقبلية المحتملة من التكنولوجيا، توربينات لتوليد الكهرباء.
يوضح إيرونن أن الإصدارات المبكرة من بطارية الشركة الرملية صغيرة الحجم نسبيًا.
توفر وحدة Kankaanpää طاقة تسخين تبلغ 100 كيلو وات، أو سعة 8 ميجاوات في الساعة، لكن Polar Night Energy تخطط 100 ميجاوات وما فوق، والتي يمكن أن تنتج يومًا ما عدة جيجاوات ساعة من العصير.
ويقول متحدث باسم شركة بولار نايت إنيرجي إن هذه الوحدات يبلغ ارتفاعها ثمانية أمتار وقطرها 44 مترًا.
توقع أنباء بشأن تسليم نسخة 2 ميجاوات في وقت مبكر من هذا الربيع، يضيف إيرونن.
في هولندا، تعمل GroeneWarmte على نوع مختلف من مخزن الطاقة الحرارية يسمى Ecovat، والذي يستخدم الماء المسخن إلى درجات حرارة تصل إلى 95 درجة مئوية بدلاً من الرمال الأكثر سخونة التي اختارتها Polar Night Energy.
يقول مهندس المشروع Marijn van den Heuvel: “إنها تقوم ببساطة بتخزين المياه في خزان كبير تحت الأرض”. “إنه ترمس كبير جدًا.”
ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الإنشاءات في إعداد هذا النظام. يجب تثبيت “الترمس” الخرساني بعناية في حفرة أسطوانية ضخمة في الأرض.
ولكن بعد ذلك، يمكن تغطيتها ويعمل التخزين بطريقة مشابهة لتصميم Polar Night Energy. سيتم نقل الدفء الذي تحمله الوعاء لعدة أشهر إذا لزم الأمر، عبر المبادلات الحرارية إلى أنظمة التدفئة المركزية.
يقول Van den Heuvel إن GroeneWarmte مع فريقها المكون من ثمانية أشخاص يتعاملون مع شركة دنماركية بشأن أول نشر محتمل لهذه التقنية.
هذه الأساليب جديدة إلى حد ما، لكن Highview Power تقوم بالفعل ببناء منشأة بقدرة 50 ميجاوات في كارينجتون، إنجلترا، حيث يتم تخزين الطاقة في شكل هواء سائل.
سيشكل الموقع مجموعة مذهلة من الصوامع وأنابيب ومنصات مجمعة معًا. وسيتألف من وحدات تخزين حرارية وباردة وحاويات للهواء السائل نفسه.
يوضح والترز، مشيرًا إلى العملية التي يتم فيها تبريد الهواء إلى ما يقرب من 200 درجة مئوية: “نقوم بتصفية الهواء بشكل فعال، حيث يتم تسييل هذا الهواء، ثم نقوم بتجميده بالتبريد”.
من خلال تسخين هذا الهواء السائل البارد جدًا في وقت لاحق، يتحول مرة أخرى إلى غاز ويتمدد، ويمكن استخدامه لتشغيل التوربينات، وإعادة الكهرباء إلى الشبكة.
يحقق النظام كفاءة تتراوح بين 55 و65٪، والتي تقول هايفيو إنها قابلة للمقارنة مع تقنيات التخزين الأخرى.
تتمثل إحدى فوائد هذا النهج في أن التكنولوجيا يجب أن يكون لها عمر متعدد العقود، أطول بكثير من بطاريات أيونات الليثيوم، لذلك قد تكون الحكومات قادرة على التخطيط لمثل هذه البنية التحتية بسهولة أكبر.
يقول والترز إن موقع كارينجتون يجب أن يبدأ العمل به بحلول نهاية عام 2024. في الوقت الحالي، تجمع الشركة المكونة من 55 شخصًا جولة تمويل بقيمة 400 مليون جنيه إسترليني، وتخطط لإنشاء 19 منشأة أخرى في جميع أنحاء المملكة المتحدة.
ويهدف في النهاية إلى توفير 4GW، أو 20 ٪ من احتياجات تخزين الطاقة المتوقعة في المملكة المتحدة بحلول عام 2035.
طريقة تخزين أخرى تسقط
ربما يكون أبسط مفهوم للجميع يتنافسون حاليًا على مكانه في مشهد تخزين الطاقة في المستقبل هو بطارية الجاذبية.
تعلم معظمنا عن “الطاقة الكامنة” في المدرسة. يمكن القول إنه لا يوجد توضيح أفضل من ذلك من وزن كبير، يتم رفعه عالياً، مجرد الحكة للاستسلام للجاذبية والسقوط على الأرض.
من خلال ربط الكابلات بهذا الوزن – تسخيره حرفيًا – من الممكن إبطاء نزوله إلى حوالي متر واحد في الثانية واستخدام قوة السحب التي يبذلها لتوليد الكهرباء عبر التوربينات.
نهج الجاذبية في هذا السياق، لتبدأ به على الأقل، هو خفض أوزانها مئات الأمتار أسفل مهاوي المناجم المهجورة بمساعدة آلية توجيه.
جمعت الشركة، التي توظف 17 شخصًا، 7.5 مليون جنيه إسترليني حتى الآن لجعل رؤيتها حقيقة واقعة.
يوضح المدير التجاري روبن لين: “إذا كان يتأرجح حول المكان، فسرعان ما ستحصل على المنعطف في نفسه، وهو من الواضح أنه ليس ما نريده”.
ويقدر أن وزنًا واحدًا قد يوفر 4-8 ميجاوات من الطاقة، ويمكن معايرتها لتوفير الطاقة لفترة زمنية معينة، على سبيل المثال 15 دقيقة أو ساعة.
تخيل نظامًا تكون فيه أوزان متعددة جاهزة للنزول، واحدًا تلو الآخر، في تسلسل متزامن بعناية بحيث يمكن توليد الكهرباء بمعدل ثابت.
ستستخدم الأنظمة التجارية المبكرة مزيجًا من الأوزان الكبيرة التي يبلغ مجموعها 1000 طن.
يعترف لين بأن هذا النهج لا يمكنه منافسة بطاريات أيونات الليثيوم على أساس التكلفة لكل ميجاوات، لكنه يجادل بأن بطاريات الجاذبية ستكون منافسة تجاريًا في نهاية المطاف.
بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون من الممكن رفع الأوزان وخفضها مرارًا وتكرارًا لسنوات عديدة مع تأثير ضئيل على سلامة النظام. من ناحية أخرى، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها قيود أكثر صرامة من حيث ركوب الدراجات.
شركة أخرى، Energy Vault، التي توظف 150 شخصًا، تتابع أيضًا تكنولوجيا بطاريات الجاذبية. وقد جمعت ما يقرب من 410 مليون دولار من التمويل حتى الآن.
هذه صورة لنظام تخزين الطاقة القائم على الجاذبية “متعدد الأوزان”. الصورة: الجاذبية
تستكشف الجاذبية أيضًا طرقًا مختلفة تمامًا لإفراز الطاقة في مهاوي المناجم القديمة، مثل تبطينها بالمعدن وتحويلها إلى وحدات تخزين الهيدروجين.
يقول لين: “إنه جورب معدني، يمكنك إنزاله في العمود، وبعد ذلك ستدفن الجورب المعدني بمزيج من الصابورة والخرسانة والفولاذ”.
من المحتمل أن يجعل تخزين الهيدروجين عند ضغوط عالية وأرخص تكلفة منه فوق سطح الأرض، حيث يمكن للحاوية الاعتماد على الجيولوجيا الحالية للعمود للحصول على الدعم الهيكلي.
يمكن أن يأتي الهيدروجين من محللات كهربائية مرتبطة بمزارع الرياح وتستخدم فائض الطاقة لإنتاج الغاز من الماء.
بالنسبة لشركة Tosoni، فإن تنوع مشاريع التخزين الناشئة في أوروبا أمر يثلج الصدر، بالنظر إلى متطلبات الطاقة المتوقعة التي ستواجهها البلدان في السنوات القادمة.
ولكن أقل أهمية من اختيار تقنية على أخرى هو التمويل والاستراتيجيات السياسية اللازمة لتوسيع نطاق أي منها.
يقول: “القضية الكبرى هي التمويل”، مشيرًا إلى حذر بعض المستثمرين. يمكن للحكومات أن تساعد، كما يقترح، من خلال تحديد أهداف أكثر طموحًا لإنشاء مرافق تخزين الطاقة.
Eronen ، بشكل عام، متفائل بشأن المستقبل ويشير إلى أن Polar Night Energy تشرع في جولة تمويل جديدة من 5-10 مليون يورو.
لكن ما زال من المحبط أن نشهد أزمة الطاقة الحالية في أوروبا اليوم، مع العلم أنه، حتى مع وجود أفضل الإرادة في العالم، فإن هذه الأنظمة ليست جاهزة تمامًا للظهور حتى الآن.
يقول: “إنه شعور سيء للغاية”. “نحن نرى الأزمة الآن وليس هناك طريقة يمكننا بها المساعدة.”
وفقًا لـ EASE، فإن المعدل الحالي للتخزين المضاف كل عام في أوروبا، 1 جيجاواط، يجب أن يزدهر إلى 14 جيجاواط سنويًا إذا كانت القارة تريد الوصول إلى إجمالي سعة تخزين على نطاق الشبكة 200 جيجاوات التي من المتوقع أن تتطلبها بحلول عام 2030. لذا فإن الدفع مستمر بالتأكيد.
المصدر: thenextweb
شاهد ايضا:
