تقنية فريدة لتخزين الكهرباء والتغلب على تقلبات الأسعار

يواصل الخبراء والعلماء والباحثون استثمار مصادر الطاقة المتجددة في تخزين الكهرباء، لمواجهة تحديات موارد الطاقة التقليدية وتقلّبات الأسعار وندرة مصادر بعضها، أو نتيجة ضغوط مجموعات حماية البيئة للحد من الانبعاثات ومعالجة أزمة التغير المناخي.

وتمثّل تقنية تخزين الكهرباء حاجة ملحة في ظروف مفاجئة تتعلّق بعدم استقرار استهلاك الكهرباء أحيانًا، أو غياب أشعة الشمس وسكون الرياح ونضوب خزانات مياه السدود والبحيرات، كما يُستخدم تخزين الكهرباء الزائدة في ضخ المياه أو شحن بعض البطاريات الكبيرة أو القديمة.

تقنية قوة الطفو لتخزين الكهرباء

تُعدّ تقنية قوة الطفو لتخزين الكهرباء طريقة أرخص من البطاريات الكبيرة، وتستخدم بوصفها نظام تخزين طاقة على نطاق شبكة الكهرباء، حسب تقرير نشره موقع نيو أتلاس المتخصص في التقنيات الحديثة بالطاقة.

وتُجدر الإشارة إلى أن تكلفة تخزين وإطلاق ميغاواط/ساعة من الكهرباء في بطارية ليثيوم مثبتة حديثًا على نطاق الشبكة تبلغ نحو 150 دولارًا.

ومقابل ذلك طرح الباحثون في المعهد الدولي لتحليل الأنظمة التطبيقية (آي آي إيه إس إيه) خيارًا لاستخدام تقنية قوة الطفو لتخزين الكهرباء، يمكنه خفض التكلفة إلى 50-100 دولار لكل ميغاواط في الساعة في مواقع معينة.

ويتكوّن التصميم المقترح لنظام قوة الطفو لتخزين الكهرباء من منصة مثبتة في عمق قاع البحر بمراسي مثقلة.

ثم تُوصّل المنصة بمصفوفة مربعة جانبية، طول ضلعها 100 متر، من أنابيب البولي إيثيلين عالية الكثافة، كل منها مليء بالغاز المضغوط، مثل الهواء أو الهيدروجين.

وتستخدم الكهرباء، التي تنقلها الأسلاك من السطح، في تشغيل محركات كهربائية قوية تسحب أنابيب الطفو لأسفل باتجاه قاع البحر لتخزين الكهرباء.

• طاقة الرياح البحرية.. سوق واعدة لجذب الاستثمارات في منطقة آسيا والمحيط الهادئ
• سوق الليثيوم.. الخيارات المتطورة لبطاريات السيارات الكهربائية تغيّر آليات التسعير

وعند تحرير وإطلاق الأنابيب، تسحب قوة طفوها القوية المحرك الكهربائي في الاتجاه المعاكس، وتحوّله إلى مولد وتغذية الكهرباء مرة أخرى في الشبكة، في موعد إطلاق الطاقة.

ويرى فريق المعهد أن هذه التجربة يمكن أن تصبح نظام تخزين كهرباء رخيصًا وفاعلًا في مواضع محددة، لا سيما مزارع الرياح البحرية التي تعمل بالقرب من السواحل والجزر الخالية من الجبال، ولكنها لن تغني عن استخدام البطاريات.

تكلفة منخفضة

قال الباحث في المعهد الدولي لتحليل الأنظمة التطبيقية، جوليان هانت، إن تكلفة تقنية قوة الطفو لتخزين الكهرباء تبلغ من 50 دولارًا إلى 100 دولار لكل ميغاواط/ساعة، بينما تبلغ تكلفة البطاريات اليوم نحو 150 دولارًا أمريكيًا لكل ميغاواط/ساعة.

وأضاف أنه يمكن تشغيل أنظمة البطاريات، ومعها أفضل الأنظمة لتوفير تخزين الكهرباء لمدينة ساحلية أو لمحطة طاقة الرياح البحرية، نظرًا إلى أن تكلفة السعة المثبتة للبطاريات تتراوح بين 4 و8 ملايين دولار لكل ميغاواط.

• جزيرة لتخزين الكهرباء وإنتاج الهيدروجين في بحر الشمال

وأظهر تقييم الإمكانات العالمية لهذا النظام انخفاض تكاليف استخدامه الهواء مقارنة بالهيدروجين، وتُعدّ سواحل اليابان والفلبين وإندونيسيا وأستراليا والولايات المتحدة الأمريكية والمكسيك وتشيلي وبيرو وعمان وجنوب أفريقيا ومدغشقر والصومال مواقع متميزة لتطبيق هذه التقنية.

ضغط الهيدروجين

يشير الباحثون إلى أنه من الممكن تكييف النظام، ليصبح نظام ضغط هيدروجين رخيص التكلفة، وستكون الأنابيب المليئة بالغاز مضغوطة بفضل مستويات الضغط المحيطة المرتفعة في أعماق المحيط، بحلول الوقت الذي تُسحب فيه الأنابيب إلى قاع البحر.

كما يمكن تخزين الهيدروجين في خزان ضغط يمنحه تصميمه قوة دافعة كافية ليطفو مرة أخرى على السطح، في هذه المرحلة.

• نقطة تحوّل.. 5 عوامل تدعم طفرة الهيدروجين الأخضر

ويضيف الباحثون أن ضغط الهيدروجين بهذه الطريقة يمكن أن يتحقّق بكفاءة تصل إلى 90%، مقارنة بكفاءة الضاغط الأرضية التي تقترب من نصف ذلك.

وتُقدّر تكاليف الاستثمار -أيضًا- أقل بنحو 30 مرة من الضواغط التقليدية، ما يقلّل من أحد التكاليف الرئيسة في سلسلة توريد الهيدروجين.