وفقًا لأحدث بيانات الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA)، بلغت القدرة الإنتاجية العالمية للطاقة المتجددة 3,870 جيجاواط بنهاية عام 2023، بزيادة قدرها 13.9%. ومن هذا الرقم، استحوذت الطاقة الشمسية على الحصة الأكبر بإجمالي قدرة بلغ 1,419 جيجاواط.
ومع استمرار نمو الطاقة المتجددة، يرى كنوث أن التخزين هو السبيل الوحيد للتعامل مع حقيقة بسيطة: طاقة الرياح والطاقة الشمسية لا تتدفقان باستمرار.
ويقول: “من الواضح أن مصادر الطاقة المستدامة متقطعة؛ فالألواح الشمسية لا تنتج شيئًا ليلاً، وتوربينات الرياح تتوقف عن العمل عندما يكون الجو هادئًا.
ولجعل هذه المصادر موثوقة، يجب علينا تخزين الطاقة التي تولدها”. ولهذا السبب يُصرّ على أن المستقبل المستدام لا يمكن أن يتحقق بدون تخزين الطاقة. ويضيف: “في إسبانيا، تُعدّ الطاقة الشمسية خيارًا سليمًا… عند اقترانها بتخزين الطاقة”.
علاوة على ذلك، يمكن لأنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) أن تُسهّل الوصول إلى الكهرباء. يقول كنوث: “في المناطق النائية، مثل الجبال أو الدول الفقيرة، يُعدّ الجمع بين الطاقة المتجددة وتخزينها أمرًا ضروريًا لتوفير الطاقة لعدد أكبر من الناس”.
تحديات تخزين الطاقة المتجددة
مع ذلك، تواجه أنظمة تخزين الطاقة العديد من العقبات. يقول كنوث: “إنها لا تدوم طويلًا بما يكفي.
بعض المواد، مثل الكوبالت، سامة؛ والبعض الآخر نادر.
ويجب استخراج معظمها، مما يزيد من انبعاثات الكربون”.
اليوم، تُعدّ بطاريات الليثيوم الأكثر شيوعًا. وتكمن قوتها الأساسية في كثافتها العالية من حيث الطاقة، سواء من حيث الوزن أو الحجم.
إلا أنها تشكّل مخاطر على السلامة بسبب استخدام مذيبات عضوية قابلة للاشتعال.
كما أن عمرها الافتراضي قصير، والليثيوم نفسه نادر نسبيًا.
والأسوأ من ذلك، أنه في حال ارتفاع درجة حرارة البطارية، “يرتفع ضغط بخار المذيبات العضوية داخل الإلكتروليت.
وإذا تصدّع الغلاف تحت هذا الضغط، فقد يتسرب بخار المذيب الساخن ويختلط بالهواء ويشتعل”.
ولمعالجة هذه المشكلات، يقول كنوث: “قد تُساعد المواد النانوية، لكن الاكتشاف الحقيقي يكمن في الإلكتروليتات الصلبة، التي ستُغني عن المذيبات السائلة القابلة للاشتعال”.
أما بالنسبة لبدائل الليثيوم، فبطاريات الصوديوم موجودة بالفعل.
لكنه يُشير إلى أن “الصوديوم أثقل بأربع مرات من الليثيوم، مما يُقلل من كثافة الطاقة”، وهذا يعني تخزين طاقة أقل.
مع ذلك، من بين البطاريات الكهروكيميائية الحالية – الصوديوم، والمغنيسيوم، وأكسدة الفاناديوم، ويوديد الزنك – يُرجّح كنوث أن يتصدر الصوديوم المشهد.
ويقول: “لا يزال المغنيسيوم يواجه عقبات كبيرة، بطاريات أكسدة الفاناديوم تصلح فقط للتخزين واسع النطاق، بسبب اعتمادها على خزانات السوائل، مما يجعلها غير مناسبة للأجهزة المحمولة. كما أن يوديد الزنك لا يفي بالغرض، لافتقاره إلى الطاقة الكافية ووزنه الثقيل”.
من منظور بيئي، يُشدد كنوث على ضرورة تجنب المواد السامة، مثل الكوبالت، في بطاريات أيونات الليثيوم.
ويقول: “يجب أن تكون هذه المواد وفيرة، لا نادرة أو حرجة”.
ويضيف: “يُعد العمر الافتراضي الطويل وإمكانية إعادة التدوير أمرًا بالغ الأهمية. يجب مراعاة جميع هذه العوامل معًا”.
“التكنولوجيا النظيفة” في تطوير أنظمة تخزين الطاقة
تُعدّ التقنيات النظيفة أساسية في التخفيف من آثار تغير المناخ والتكيف معه، وتُعدّ أنظمة تخزين الطاقة جزءًا محوريًا من ثورة “التقنيات النظيفة” هذه.
يقول كنوث: “لا شك أن الحلول المستدامة والنظيفة تُقدّم فوائد جمة”، ومع ذلك، يتوقع كنوث أن “يزداد طلب الناس على هذه التقنيات في المستقبل”.
ونتيجة لذلك، سيظل تخزين الطاقة “سوقًا رئيسية في السنوات القادمة”.
