من الليثيوم إلى الفاناديوم.. سباق عالمي لتطوير بطاريات تخزين طويلة الأمد
مع تحرك العالم نحو مصادر طاقة أكثر نظافة، لا يزال هناك تحدٍ كبير: كيف يمكننا تخزين الطاقة المتجددة لاستخدامها عند الحاجة؟
تعد تقنيات بطاريات التخزين الحالية مكلفة نسبيًا، وكانت تعاني تقليديًا من صعوبة في تخزين كميات كافية من الطاقة لتلبية الطلب عند غياب الشمس أو سكون الرياح.
لكن البدائل الجديدة، المعروفة ببطاريات تخزين الطاقة طويلة الأمد (LDES)، تقدم حلاً واعدًا بسعات تخزينية ضخمة. وقد تُمكّن هذه التقنيات من تخزين الكهرباء المولدة من مصادر متجددة لفترات طويلة، لضمان إمداد كهربائي مستمر عند الطلب.
يمكن لبطاريات LDES أيضًا توفير طاقة احتياطية في الظروف الحرجة، مثل المستشفيات أو أثناء الكوارث الطبيعية.
يشير الأستاذ المشارك كريس مينيكتاس، من جامعة نيو ساوث ويلز، إلى أن هناك عدة عوامل تجعل تطوير هذه الأنظمة أكثر أهمية من أي وقت مضى، منها دعم استقرار الشبكة، وتوفير الطاقة للخدمات الحيوية كالمستشفيات ومراكز البيانات.
ويضيف: “نحتاج إلى أنظمة قادرة على تخزين الطاقة لفترات تمتد إلى ثماني أو عشر أو حتى اثنتي عشرة ساعة.”
البروفيسور جيه باو، مدير مركز أبحاث ARC لتخزين الطاقة، يؤكد أن هناك عدة تقنيات LDES قيد التطوير، وكل تقنية قد تناسب حالة استخدام مختلفة، كما أن بعضها قد يعمل بشكل تكاملي.
من التحديات الشائعة: الاعتماد على المواد الخام مثل الليثيوم والفاناديوم، وحجم التصنيع اللازم لتلبية الطلب العالمي.
يستعرض المقال أبرز تقنيات LDES، منها:
- بطاريات تدفق الفاناديوم: طُوّرت لأول مرة في جامعة نيو ساوث ويلز. يمكن توسيعها بسهولة وتُعد مناسبة للتخزين طويل الأمد. أكبر بطارية من هذا النوع بُنيت في الصين عام 2024 بقدرة 175 ميجاوات/700 ميجاوات ساعة.
- بطاريات الليثيوم أيون: توفر كثافة طاقة عالية ولكن عمرها أقصر ومخاوف السلامة أعلى.
- بطاريات تدفق الحديد: خيار اقتصادي وصديق للبيئة، توفر ما يصل إلى 10,000 دورة مع تدهور منخفض.
- بطاريات التدفق العضوي: لا تزال تحت البحث، وتعد بتكلفة منخفضة وسُمّية أقل، لكن كثافة الطاقة والاستدامة لا تزال موضع تساؤل.
من التحديات الكبرى أيضًا:
- التكاليف العالية للبنية التحتية.
- فقدان الطاقة خلال عمليات التخزين والاسترجاع.
- القيود المرتبطة بالمواد الخام وسلاسل التوريد.
ورغم هذه التحديات، فإن بطاريات LDES تُعتبر أداة أساسية للحد من الانبعاثات الكربونية ودعم الانتقال إلى مستقبل طاقة نظيف وأكثر استدامة، مع ضرورة تطوير تقنيات إعادة التدوير وتقليل الأثر البيئي المرتبط بالمواد النادرة.
