أزمة الغاز الروسية تكشف مشكلة تخزين الطاقة الخضراء في أوروبا

تتسابق الشركات لتطوير حلول مبتكرة جديدة لتخزين الطاقة المتجددة، حيث تحاول الدول الأوروبية الابتعاد عن الوقود الأحفوري الروسي.

يقول المحللون إن توسيع التخزين أمر حيوي لضمان إمدادات ثابتة من الكهرباء مع تحول البلدان إلى استخدام المزيد من الطاقة النظيفة من توربينات الرياح والألواح الشمسية، التي لا توفر إمدادات على مدار الساعة.

لكن الحلول الأكثر استخدامًا اليوم – مثل تخزين الطاقة في خزانات الطاقة الكهرومائية أو في بطاريات الليثيوم – لها عيوب تتراوح من التأثير البيئي إلى العمر الافتراضي المحدود، مما يؤدي إلى البحث المتزايد عن بدائل.

يمكن أن تصبح هذه الأمور ذات أهمية متزايدة حيث يثير الغزو الروسي لأوكرانيا مخاوف في جميع أنحاء أوروبا بشأن إمدادات الغاز وارتفاع الأسعار ، مما يحفز الدعوات والخطط للانتقال بشكل أسرع إلى الطاقة الخضراء.

وقد كشفت المفوضية الأوروبية في مايو الماضي عن خطة بقيمة 210 مليار يورو لأوروبا لإنهاء اعتمادها على الوقود الأحفوري الروسي، كما اقترحت هدفًا ملزمًا قانونًا للحصول على 45٪ من طاقة الاتحاد الأوروبي من مصادر متجددة بحلول عام 2030 ، ارتفاعًا من الهدف الحالي البالغ 40٪.

لكن مع تسابق الحكومات في جميع أنحاء العالم لبناء المزيد من محطات الطاقة المتجددة في محاولة لتحقيق أهداف المناخ العالمية ، فإن سعة تخزين الطاقة الخضراء قد تأخرت ، كما يقول خبراء الصناعة.

قال باتريك كليرينز ، رئيس الرابطة الأوروبية لتخزين الطاقة (EASE) ، وهي مجموعة صناعية ، إن الاتحاد الأوروبي يحتاج إلى أكثر من ثلاثة أضعاف سعته التخزينية بحلول عام 2030 لدعم انتقاله الأخضر بشكل مناسب.

وأضاف أن هذا يعني تركيب حوالي 14 جيجاوات من التخزين سنويًا على مدى السنوات الثماني المقبلة – ارتفاعًا من حوالي 1 جيجاوات من السعة الإضافية التي تم وضعها في عام 2021، مشيرا إلى “أنه جهد ضخم سنحتاج إلى أي تقنية تخزين متوفرة”.

تعد إضافة التخزين بسرعة أساسية للوصول إلى هدف اتفاقية باريس لخفض انبعاثات الكربون إلى الصفر الصافي حوالي عام 2050، وقد قدرت وكالة الطاقة الدولية العام الماضي أن إجمالي سعة تخزين الطاقة يجب أن يتوسع بمقدار 35 ضعفًا هذا العقد.

وأضاف كليرينز ،أن تحرك الدول الأوروبية حاليًا الغاز للمساعدة في دعم شبكة الكهرباء عندما يكون الإنتاج من مصادر الطاقة المتجددة منخفضًا.

لكن هذا أصبح أكثر تكلفة ، حيث أدى الصراع إلى ارتفاع الأسعار ، وانتقمت روسيا ، التي توفر عادة حوالي 40 ٪ من غاز الاتحاد الأوروبي ، من العقوبات من خلال كبح الإمدادات.

يمكن أن يساعد الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة مع التخزين في تقليل مثل هذه المخاطر – لكن معظم الحكومات تحولت بدلاً من ذلك إلى المزيد من الوقود الأحفوري لاستبدال إمدادات الغاز الروسية ، وفقًا لتحليل نشره هذا الأسبوع تعقب العمل المناخي (CAT).

الأوزان والمياه

يتم توفير أكثر من 90٪ من السعة التخزينية للكهرباء العالمية عن طريق ” ضخ المياه ” ، وهو نظام يتم فيه استخدام الكهرباء الزائدة لضخ المياه صعودًا حتى يمكن تشغيلها لاحقًا من خلال توربينات سد الطاقة الكهرومائية عند الحاجة إلى طاقة إضافية.

قال بيلي وو ، المحاضر في إمبريال كوليدج لندن الذي يدرس تخزين الطاقة ، على الرغم من أن هذه الأنظمة راسخة ، إلا أنها لا تعمل في العديد من الأماكن، مضيفا “لا يمكنك حقًا إنشاء سد لتوليد الطاقة الكهرومائية في كل مكان لإنه محصور جغرافيًا ، وهناك قدر هائل من رأس المال المطلوب”، موضحا أن تركيز الجهود الأخرى لتعزيز سعة تخزين الطاقة المتجددة إلى حد كبير على بطاريات الليثيوم أيون.

انخفضت تكلفة هذه البطاريات خلال العقود الثلاثة الماضية ، وفقًا لدراسة أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 2021 ، مما يجعلها حلاً قابلاً للتطبيق بشكل متزايد.

لكن النقاد يعترضون على أن عمرهم قصير – يصل إلى 10 سنوات – وأن استخراج المواد الخام اللازمة مثل الليثيوم والكوبالت غالبًا ما يسبب ضررًا بيئيًا.

وقد أدى ذلك إلى البحث المتزايد عن بدائل أخرى، حيث تقوم بعض شركات تخزين الطاقة ، على سبيل المثال ، بضخ الهواء المضغوط في كهوف تحت الأرض أو حاويات أخرى ، باستخدام الطاقة المتجددة الزائدة. عند الحاجة إلى الطاقة يتم تحريرها لتشغيل التوربينات.

أنظمة أخرى

عملية طورتها Gravitricity في بريطانيا تخزن الطاقة باستخدام الكهرباء الاحتياطية لرفع الأثقال حتى أعمدة المناجم المهجورة. عندما يتم إنزال الأوزان ببطء في وقت لاحق ، فإنها تدفع التوربينات لإنتاج الطاقة.

يستخدم نظام Energy Vault في سويسرا نظامًا مشابهًا مع رفع الأوزان فوق الأرض ، بينما تهدف Gravity Power في الولايات المتحدة وشركة Gravity Storage GmbH الألمانية إلى استخدام الطاقة الزائدة لتشغيل مضخات المياه لرفع الأوزان في الصوامع الموجودة تحت الأرض.

نهج تخزين آخر – “الطاقة إلى الغاز” – يتضمن تحويل الكهرباء المتجددة إلى غازات قابلة للاحتراق ، عادة الهيدروجين ، والتي يمكن حرقها لاحقًا لإنتاج الكهرباء.

تنتج إحدى الشركات ، Electrochaea ، الميثان “الاصطناعي” باستخدام الكائنات الحية الدقيقة والهيدروجين المصنوع باستخدام الطاقة المتجددة.

قال ميتش هاين ، الرئيس التنفيذي للشركة الألمانية: “يمكنك الحصول على الطاقة من طاحونة الهواء وتحويلها إلى روابط كيميائية من غاز الميثان الاصطناعي الذي يمكنك الحصول عليه عند الطلب”.

نقص التمويل

يقول المؤيدون، إن بعض هذه الحلول لها ميزة في تخزين الطاقة المائية والبطارية التي يتم ضخها لأنه يمكن تثبيتها في مجموعة واسعة من الأماكن ويمكن أن يستمر الكثير منها لعقود من خلال صيانة بسيطة فقط.

في حين أن معظم شركات تخزين الطاقة هذه قد أنشأت أو تعمل على تطوير نماذج تجريبية لإثبات صحة المفاهيم ، إلا أن جميعها تقريبًا لم تبني أول مصنع كبير لها، غالبًا ما يُستشهد بتأمين المستثمرين باعتباره العقبة الرئيسية.

قال تشارلي بلير ، العضو المنتدب في Gravitricity ، “(المشكلة) ليست اقتصاديات تقنيتنا ، إنها بناء أول مشروع”.

وأضاف: “نواجه نفس التحدي الذي تواجهه تقريبًا كل تقنية متجددة في العالم ، والتي تكون باهظة الثمن نسبيًا في البداية، نتيجة لذلك ، “يشعر المستثمرون بالتوتر نوعًا ما بشكل مفهوم”.

تعد الأطر التنظيمية غير المكتملة والقديمة مشكلة أيضًا ، حيث تعرب شركات التخزين المبتكرة عن أسفها لأن العديد من البلدان لا تزال ترى في بناء التخزين وظيفة للحكومة ومرافق الطاقة الكبيرة ، على الرغم من وجود نظام بيئي للشركات الناشئة الجاهزة للقيام بذلك.

قال المدير الإداري لشركة Gravity Storage GmbH Sven Bode: “لم يتم وضع اللوائح في معظم أسواق الطاقة بشكل صحيح للتخزين”.

يمكن لشركات التخزين عادةً جني الأرباح عن طريق شراء الكهرباء عندما تكون رخيصة وبيعها عندما تكون باهظة الثمن – لكن الاستراتيجية صعبة في بعض الأماكن.

في ألمانيا ، على سبيل المثال ، يتم التعامل مع مرافق التخزين على أنها مستهلكة للطاقة للاستخدام النهائي ، مما يعني أنها تدفع رسومًا وضرائب على الطاقة التي تشتريها ، حتى لو أعادت بيعها لاحقًا ، وفقًا لبودي.

كما تفتقر الحوافز للتخزين الموسمي طويل الأجل للكهرباء – مثل الاحتفاظ بالطاقة الشمسية الوفيرة التي يتم حصادها في الصيف في التخزين لاستخدامها في الشتاء ، عندما يكون الطلب على الطاقة أعلى.

وهذا يعني أن الشركات التي تعمل على أفكار تخزين جديدة ترى القليل من الفوائد الحالية في تطوير الأنظمة التي من شأنها الاحتفاظ بالطاقة لفترة طويلة.

تحركت بعض الحكومات قدما. ولاية كاليفورنيا على سبيل المثال ، أمرت المرافق بتركيب سعة تخزين ، مما ساعد على تحفيز التنمية في هذا القطاع.

في أوروبا ، حددت دول بما في ذلك إسبانيا واليونان أهدافًا لسعة تخزين الطاقة ، وتضغط EASE على الاتحاد الأوروبي لتحديد هدفه الخاص ، والذي قال كليرينز إنه يمكن أن يريح عقول المستثمرين من خلال وضع الإرادة السياسية وراء مشاريع التخزين.

وقال، إن تمويل المزيد من الأبحاث في الحلول ووضع آليات تسعير تكافئ تخزين الطاقة سيساعد الصناعة أيضًا.

قال كليرينز: “ليس من المنطقي طرح المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إذا تخلصنا من الطاقة التي ينتجونها عندما يكون لدينا الكثير منها واستبدلناها بالغاز المستورد عندما نحتاج إليه”،”نحن بحاجة إلى استراتيجية تخزين الطاقة المناسبة.”