“البطارية الرملية”.. حل جديد لتخزين الطاقة الخضراء

 كتبت : حبيبة جمال

قام باحثون فنلنديون بتركيب أول “بطارية رملية” تعمل بكامل طاقتها في العالم يمكنها تخزين الطاقة الخضراء لشهور في كل مرة، ويقول المطورون إن هذا يمكن أن يحل مشكلة الإمداد على مدار العام ، وهي مشكلة رئيسية للطاقة الخضراء.

باستخدام رمال منخفضة الجودة ، يتم شحن الجهاز بالحرارة المصنوعة من الكهرباء الرخيصة من الطاقة الشمسية أو الرياح ويخزن الرمل الحرارة عند حوالي 500 درجة مئوية، والتي يمكن أن تدفء المنازل في الشتاء عندما تكون الطاقة أكثر تكلفة.

تحصل فنلندا على معظم احتياجاتها من الغاز من روسيا، لذا فقد أدت الحرب في أوكرانيا إلى تركيز شديد على قضية الطاقة الخضراء، وفلندا لديها أطول حدود روسية في الاتحاد الأوروبي، وقد أوقفت موسكو الآن إمدادات الغاز والكهرباء في أعقاب قرار فنلندا الانضمام إلى الناتو.

قدرات البطارية الرملية

القلق بشأن مصادر الحرارة والضوء، خاصة مع الشتاء الفنلندي الطويل البارد الذي يلوح في الأفق، يشغل بال السياسيين والمواطنين على حدٍ سواء، ولكن في ركن من أركان محطة الطاقة الصغيرة في غرب فنلندا، توجد قطعة تقنية جديدة لديها القدرة على تخفيف بعض هذه المخاوف.

العنصر الأساسي في هذا الجهاز؟ حوالي 100 طن من رمل البناء ، مكدسة عالياً داخل صومعة رمادية باهتة، قد تمثل هذه الحبوب الخشنة والجاهزة طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتخزين الطاقة عندما تكون في أمس الحاجة إليها، بسبب تغير المناخ والآن بفضل الارتفاع السريع في أسعار الوقود الأحفوري ، هناك زيادة كبيرة في الاستثمار في إنتاج الطاقة المتجددة الجديدة.

ولكن بينما يمكن إضافة الألواح الشمسية الجديدة وتوربينات الرياح بسرعة إلى الشبكات الوطنية، فإن هذه المصادر الإضافية تمثل أيضًا تحديات ضخمة، أصعب سؤال يدور حول التقطع – كيف تحافظ على الأضواء عندما لا تشرق الشمس ولا تهب الرياح؟و

إن إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إلى شبكة الكهرباء يعني أيضًا أنك بحاجة إلى تعزيز مصادر الطاقة الأخرى لتحقيق التوازن في الشبكة، حيث أن الكثير من الطاقة أو القليل منها يمكن أن يؤدي إلى انهيارها.

الجواب الأكثر وضوحًا لهذه المشاكل هو البطاريات الكبيرة الحجم التي يمكنها تخزين وموازنة متطلبات الطاقة عندما تصبح الشبكة أكثر خضرة.

في الوقت الحالي ، تُصنع معظم البطاريات من الليثيوم وهي باهظة الثمن وذات بصمة مادية كبيرة ، ولا يمكنها التعامل إلا مع كمية محدودة من الطاقة الزائدة.

لكن في مدينة كانكانبا، أكمل فريق من المهندسين الفنلنديين الشباب أول تركيب تجاري لبطارية مصنوعة من الرمال التي يعتقدون أنها يمكن أن تحل مشكلة التخزين بطريقة منخفضة التكلفة ومنخفضة التأثير.

قال ماركو يولنين، أحد مؤسسي Polar Night Energy اللذان طورا المنتج: “عندما يكون هناك مثل هذا الارتفاع الكبير في الكهرباء الخضراء المتاحة، نريد أن نكون قادرين على إدخالها في المخزن بسرعة كبيرة”، وتم تركيب الجهاز في محطة كهرباء فاتاجانكوسكي التي تدير نظام تدفئة المنطقة.

تسخين الرمال

تعمل الكهرباء منخفضة التكلفة على تسخين الرمال حتى 500 درجة مئوية عن طريق التسخين المقاوم (نفس العملية التي تجعل الحرائق الكهربائية تعمل)، ينتج عن هذا هواء ساخن يدور في الرمال عن طريق مبادل حراري.

الرمل هو وسيلة فعالة للغاية لتخزين الحرارة، ويفقد القليل مع مرور الوقت، يقول المطورون إن أجهزتهم يمكنها الاحتفاظ بالرمل عند 500 درجة مئوية لعدة أشهر، لذلك عندما تكون أسعار الطاقة أعلى، تقوم البطارية بتفريغ الهواء الساخن الذي يسخن الماء لنظام تدفئة المنطقة، والذي يتم ضخه بعد ذلك حول المنازل والمكاتب وحتى حمام السباحة المحلي.

  خفض التكلفة

تم تطوير فكرة البطارية الرملية لأول مرة في مطحنة اللب السابقة في مدينة تامبيري، حيث تبرع المجلس بمساحة العمل وقدم التمويل لإنجازها.

قالت إلينا سيبانين، أخصائية الطاقة والمناخ في المدينة: “إذا كان لدينا بعض محطات الطاقة التي تعمل لبضع ساعات فقط في فصل الشتاء، عندما يكون الطقس في الأبرد ، فسيكون ذلك مكلفًا للغاية”، وأوضحت “ولكن إذا كان لدينا هذا النوع من الحلول التي توفر المرونة في استخدام وتخزين الحرارة ، فإن ذلك سيساعد كثيرًا من حيث التكلفة ، على ما أعتقد.”

أحد التحديات الكبيرة الآن هو ما إذا كان يمكن رفع مستوى التكنولوجيا لإحداث فرق حقًا – وهل سيتمكن المطورون من استخدامها للحصول على الكهرباء والتدفئة؟

تنخفض الكفاءة بشكل كبير عند استخدام الرمال لمجرد إعادة الطاقة إلى شبكة الكهرباء.

لكن تخزين الطاقة الخضراء كحرارة على المدى الطويل يعد أيضًا فرصة كبيرة للصناعة ، حيث تأتي معظم حرارة العملية المستخدمة في الطعام والشراب أو المنسوجات أو المستحضرات الصيدلانية من حرق الوقود الأحفوري.

مجموعات بحثية أخرى، مثل المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة، تبحث بنشاط في الرمال كشكل قابل للتطبيق من البطاريات للطاقة الخضراء.

لكن الفنلنديين هم أول من يمتلك نظامًا تجاريًا فعالاً، والذي يعمل بشكل جيد حتى الآن، وفقًا للرجل الذي استثمر في النظام.

قال بيكا باسي، المدير الإداري لمحطة الطاقة فاتاجانكوسكي: “الأمر بسيط حقًا، لكننا أحببنا فكرة تجربة شيء جديد ، لنكون أول من يفعل شيئًا كهذا في العالم”، “إنه جنون بعض الشيء، إذا كنت ترغب في ذلك، لكنني أعتقد أنه سيكون ناجحًا.”