كتبت: حبيبة جمال
تستعد الولايات المتحدة والعالم المتحضر للبحث عن بدائل للمعادن المستوردة من روسيا خاصة النيكل العنصر الرئيسي في البطاريات المستخدمة في السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة .
يذكر أن روسيا تعد ثالث أكبر مورد للنيكل في العالم.
لكن هذا يصل إلى نقطة أوسع: المعادن المستخدمة لأجهزة تخزين البطاريات اليوم تأتي من أماكن قد لا تكون صديقة للقيم الديمقراطية. الليثيوم والكوبالت والجرافيت والمنجنيز من بين المواد الخام الأخرى. هل يمكن شراء النيكل من دول أقل عدائية؟ هل من الممكن إعادة تدوير تلك المواد الخام؟ وما هي التقنيات التي تلوح في الأفق لاستبدال بطارية الليثيوم أيون السائدة؟
وفقًا لستيفاني شو ، المديرة التنفيذية الفنية في EPRI ، فإن قرار إعادة تدوير المواد الخام أو استيرادها يجب أن يأخذ في الاعتبار جميع “العوامل الخارجية” المرتبطة بالتعدين والشحن ، والتي لها آثار على غازات الاحتباس الحراري. ويجب أن تدخل الاضطرابات الحالية في سلسلة التوريد في تلك الجدولة. “عندما يتم إجراء تحليل التكلفة والعائد ، يجب أن يشمل كل هذه التكاليف على مدار دورة حياة المواد.
تقول شو ، في ندوة عبر الإنترنت استضافتها جمعية الطاقة الأمريكية : “عند إعادة التدوير ، هناك الاستخراج الفعلي للمادة ومعالجة المادة”. “تمكن بائعو إعادة تدوير البطاريات من تحسين كفاءة هذه العمليات بشكل كبير وخلق نقاء أعلى بكثير للمنتج. وهذا يوسع القدرة على الدخول في مجموعة مختلفة من المنتجات. ويغير اقتصاديات إعادة التدوير بأكملها.”
تاريخيًا ، تستخدم تقنية أيونات الليثيوم الكوبالت – وهو عنصر يصعب تعدينه ويمكن أن يؤدي إلى “هروب حراري” أو نشوب حرائق. لكن هذه التقنية لها كثافة أكبر وتسمح بتخزين المزيد من الطاقة. لا يتم استخدامه فقط للمركبات الكهربائية وموازنة الشبكة. كما أنها تستخدم للهواتف المحمولة التي يمكن أن تنفد بسرعة.
تقنيات جديدة
تحقيقا لهذه الغاية ، هناك تقنيات بطاريات متنافسة تلوح في الأفق. إحداها هي بطاريات “الحالة الصلبة” التي تتجنب الليثيوم وتستخدم الأكاسيد والكبريتيدات والفوسفات والبوليمرات الصلبة. لا يستخدمون أي مواد قابلة للاحتراق ، ولديهم أيضًا عمر طويل – يصل إلى 400000 ميل للمركبة الكهربائية. لكنها أغلى من بطاريات الليثيوم أيون. أشار إيلون ماسك إلى أن هذا هو الاتجاه الذي ستذهب إليه تسلا بنسبة -0.4٪. وتقول شركة تويوتا إن بإمكانها طرح هذه البطارية في السوق بحلول عام 2025. وتقوم سامسونج وباناسونيك وإل جي بتطوير هذه التقنية أيضًا.
يقول جون هاوز ، مدير مجموعة ريدلاند للطاقة : “الليثيوم أيون ليس اللعبة الوحيدة في المدينة”. “ليثيوم أيون كثيفة الاستخدام للطاقة ، ولكن عندما تبدأ في زيادة كثافة الطاقة ، فإنك تزيد من المخاطر المرتبطة بذلك. هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به ، وسيستغرق الأمر بعض الوقت للوصول إلى تلك النقطة “حيث يمكن أن تعمل البطاريات الأخف وزناً والأكثر قوة في السيارات الكهربائية.
“يجب أن نركز على إيجاد بدائل غير الليثيوم لمعالجة تخزين البطارية ،” يضيف إريك دريسيلهويز ، الرئيس التنفيذي لشركة ESS Inc. “من منظور التكلفة ، ربما تكون تقنيات بطاريات الليثيوم الحديدية هي أقرب شيء يمكننا القيام به.” نظرًا لتكلفتها المعقولة ، وميزات السلامة ، والسمية المنخفضة ، فإنهم يجدون الأسواق كمصدر طاقة احتياطي للمرافق وأسواق السيارات الصينية. إنهم لا يستخدمون النيكل الذي يمكن أن يأتي من روسيا – أو إندونيسيا والفلبين الأكثر صداقة للولايات المتحدة.
يقول دريسلهوز إن الولايات المتحدة لن تكون قادرة على التخلص من الألغام في الصين والدول الناشئة الأخرى التي تفتقر إلى اللوائح البيئية الصارمة، لذلك ، يجب أن يركز هذا البلد على بناء تقنيات بطاريات أفضل وأرخص – وليس على استكشاف المواد الخام.
تعتمد الولايات المتحدة على الصين في العمالة الرخيصة، تحتوي الأتربة النادرة على 17 معدنًا يجب فصلها، وهو جهد يتطلب عمالة مكثفة. الصين تقوم بتعدين 63٪ من كل هذه المعادن، لكنها مع ذلك تتحكم في 85٪ من المعالجة، وهي الخطوة التي تم اتخاذها لفصل المعادن السبعة عشر عن الصخور الأرضية النادرة. ضع في اعتبارك أن الولايات المتحدة لا تزال تنتج 38000 طن، ولكن يتم إرسال ذلك إلى الصين للمعالجة. فيما يتعلق بالنيكل، فإن الروسي نورليسك نيكل عنصر رئيسي.
لكن تقنيات التعدين الحالية حميدة بيئيًا، كما يشير المؤلف والجيولوجي نيد مامولا. تمتلك بلادنا تقريبًا كل هذه الموارد بوفرة، ومع ذلك ، لا يمكننا إنتاجها على أرض فيدرالية بسبب متطلبات تصاريح معينة. لسوء الحظ، لا يمكنك تشغيل حنفية هذه المواد ، الأمر الذي قد يستغرق 10 سنوات للوصول إلى الإنترنت.
ويضيف: “لأصدقائنا في كندا وأستراليا فترات السماح أقصر بكثير”، يمكننا تحديد الحلفاء الآخرين الذين يمكننا الاستيراد منهم. بالنسبة لي ، هذه ليست خطة طويلة الأجل على الإطلاق لأن بعض هذه البلدان لديها نفس المشكلة التي نواجهها، الشيء الآخر الذي يمكننا القيام به هو النظر في إعادة التدوير، ثم الشيء الثالث الذي يمكننا القيام به هو النظر إلى ما يمكن أن يكون بديلاً لبعض هذه المعادن والمعادن في حالة الليثيوم. “
تحقيقا لهذه الغاية، لجأ الرئيس بايدن للتو إلى قانون الإنتاج الدفاعي لتسريع وتوسيع توريد المواد الخام الحيوية، بأمر تنفيذي، ستدعو الحكومة الأمريكية الشركات الخاصة لإنتاج المزيد من المواد الخام المستخدمة في البطاريات، واتفق جميع أعضاء اللجنة على أن هذا سيكون له تأثير ضئيل.
تقنية تخزين البطاريات
ستصبح تقنية تخزين البطارية أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى. فورد وجنرال موتورز يعملان مع Pacific Gas & Electric لتطوير أجهزة “ثنائية الاتجاه” يمكنها تلقي الكهرباء من الشاحن، ولكن يمكنها أيضًا إعادة هذه الطاقة إلى الشبكة. يحاولون انشاء مشروعًا توضيحيًا للسماح لأصحاب المنازل باستخدام سياراتهم الكهربائية كمصدر طاقة احتياطي، أثبتت شاحنة Ford’s F150 أنها تعمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
يقول سكوت آرونسون ، نائب رئيس الأمن في معهد إديسون إلكتريك: “الطلب صعب بسبب تحول الطاقة النظيفة، “لدينا نقص في المواد وتحديات التصنيع لأننا خرجنا من جائحة. النقص في الرقائق، أجهزة الشحن، والعدادات الذكية ، ومكونات أخرى لنظام الطاقة الكهربائية. الشركات تبتكر وتخطط من خلال التخزين كلما كان ذلك مناسبًا “.
ويضيف،أن شبكة الطاقة قد ارتفعت بالفعل إلى مستوى التحدي المتمثل في توسيع قدرتها على التعامل مع تدفق السيارات الكهربائية، وستستمر في الانتباه إلى هذا النداء مع اصطدام المزيد من تلك المركبات بالطريق.
المستقبل منخفض الكربون هنا، الرحلة الآن نحو صافي الصفر بحلول عام 2050، ومع ذلك يأتي المزيد من السيارات الكهربائية وأجهزة تخزين البطاريات التي تدعم عمليات الشبكة – مما ينتج عنه كميات متزايدة من الاستثمار والابتكار.
في الوقت الحالي ، تؤدي بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم كميات كبيرة من المعادن المهمة، لكن بمرور الوقت، ستتحسن أو ربما يتم استبدالها ببطاريات أرخص وأطول عمراً تعتمد بشكل أقل على الواردات من الدول المعادية،2030 نقطة استراتيجية،ومع ذلك ، فكلما وصلنا إلى هناك مبكرًا ، سيكون من الأسهل إطعام وحش الطاقة النظيفة.
