هل تُسرِّع بطاريات تدفق الأكسدة خطوات تحول الطاقة؟ (تقرير)

يمكن لبطاريات تدفّق الأكسدة أن تصبح مساعدًا مثاليًا لبطاريات الليثيوم أيون المنتشرة، التي لا تلبي احتياجات تخزين الكهرباء للأوقات الطويلة اللازمة لدعم الطاقة المتجددة.

في المقابل، ونتيجة لاستمرار موجة الحر الخانقة في أوروبا، تعمل الألواح الشمسية في جميع أنحاء القارّة بنشاط على تحويل أشعة الشمس الحارقة إلى كهرباء، من أجل تلبية الطلب المتزايد على أجهزة تكييف الهواء، حسب بيانات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

ولبّت الطاقة الشمسية نحو ربع إجمالي الطلب على الكهرباء في 5 من أكبر أسواق الطاقة بأوروبا في 15 يونيو/حزيران، وفقًا لما نشر موقع إنرجي مونيتور (energymonitor) في 22 يونيو/حزيران الجاري.

• تقنية جديدة لبطاريات تخزين الكهرباء في المنازل

تخزين الكهرباء في أفريقيا

تمثّل هذه الظروف دافعًا لشركات الطاقة في تخزين الكهرباء على نطاق المرافق لتعبئة جميع الطاقة المتجددة الإضافية، التي لا يمكن استخدامها في وقت التوليد، لتصبح جاهزة للتشغيل في الأيام التي يقلّ فيها سطوع الشمس، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وقد تمثّل بطاريات تدفق الأكسدة أحد حلول تخزين الكهرباء بأنحاء قارّة أفريقيا في القريب العاجل.

وقّعت الشركة النمساوية المصنّعة لبطاريات تدفّق الأكسدة "سيل كيوب"، الشهر الماضي، اتفاقية إطار عمل مدّتها 5 سنوات مع مطوّر الطاقة المتجددة "كيبو إنرجي" الأيرلندية؛ لنشر ما لا يقلّ عن غيغاواط واحد من بطاريات تدفّق الفاناديوم في 16 دولة بمجموعة التنمية لأفريقيا الجنوبية.

وعلى الرغم من أن بطاريات تدفّق الأكسدة تظهر ببطء وبثبات مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون، فإنه يمكنها أن تكون حلًا لتخزين الكهرباء لمدة طويلة بما يسرّع ويحفز تحول الطاقة.

حل طويل الأمد

أصبحت طريقة تخزين الطاقة الكهربائية تحديًا مهمًا يعادل تحدي طريقة توليدها، نظرًا لارتفاع سعة الطاقة المتجددة في السنوات الأخيرة، حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

لهذا السبب، يوجد بعض شبكات الكهرباء القادرة على مواءمة إمدادات الكهرباء الواردة مع الطلب في الوقت الفعلي، ويوجد بعض الشبكات التي تعاني من عجز في التوليد أو أحمال زائدة.

وتوجد طرق مختلفة تمكّن مشغّلي الشبكة من معالجة نقص التوليد، بما في ذلك مشاركة الكهرباء في مناطق كبيرة عبر خطوط النقل ومحليًا عبر شبكات التوزيع، والتحكم في الطلب (مثل توفير الحوافز المالية للأشخاص لشحن سياراتهم الكهربائية في غير ساعات الذروة)، وتخزين الكهرباء.

وبالنسبة لخيار تخزين الكهرباء، أصبحت البطاريات وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخّ من الخيارات المفضلة.

وبينما يتطلع العالم إلى التخلص من الوقود الأحفوري، فإن نحو ثلثي سعة توليد الكهرباء المضافة سنويًا يأتي الآن من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، ونظرًا لتنوّعها الفطري، تتطلب الطاقة المتجددة تخزينًا للكهرباء.

بالنسبة للشبكات التي تحتوي على كميات صغيرة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، يمكن لمولدات الكهرباء التي تعمل بالفحم والغاز والطاقة الكهرومائية التقليدية أن توازن بشكل فعّال بين العرض والطلب.

ومع زيادة حصة مصادر الطاقة المتجددة من مزيج توليد الكهرباء، كما يحدث في جميع أنحاء العالم، تزداد الحاجة إلى سعة التخزين.

ويشكّل تخزين الطاقة الكهرومائية بالضخّ حاليًا 94% من سعة تخزين الكهرباء العالمية المركّبة، وتشكّل البطاريات معظم النسبة الباقية.

تجدر الإشارة إلى أن البطاريات التي تشحن الأجهزة الإلكترونية أو السيارات الكهربائية ليست مناسبة لتخزين الكهرباء اللازمة لتشغيل مناطق سكنية بأكملها، وتشغيل خدمات الطوارئ الرئيسة والبنية التحتية الحيوية لأوقات طويلة.

وثبت أن التحول من البطاريات الصغيرة إلى ذات السعة الكبيرة، التي يمكن أن تدعم الشبكة الوطنية عند ذروة الطلب، أمر صعب.

كفاءة بطارية تدفق الأكسدة

قال أستاذ الكيمياء الخضراء بجامعة كوينز بلفاست في المملكة المتحدة، مارتن أتكينز، إن بطاريات الليثيوم أيون توفر كثافة كهرباء عالية في حجم مضغوط، ولها العديد من الاستخدامات، على الرغم من ظهور مخاوف بشأن نشوب الحرائق فيها.

وأضاف أن بطارية تدفّق الأكسدة والاختزال تُعدّ إحدى التقنيات التي تركّز على تلبية احتياجات الكهرباء الكبيرة.

وتحتوي بطارية تدفّق الأكسدة والاختزال، مثل البطاريات الأخرى، على محاليل إلكتروليت وطرف موجب وسالب، تتدفق حوله الإلكترونات عند توصيل الدارة.

علاوة على ذلك، وعندما لا تُشحَن البطارية، يفقد المحلول الكهربائي تدريجيًا كهرباءه المخزّنة. وتتميز بطارية تدفّق الأكسدة بضخّ الإلكتروليتات الجديدة باستمرار في البطارية؛ من أجل الحفاظ على الطاقة.

وقال أتكينز، إن إحدى الميزات المهمة لبطارية تدفّق الأكسدة هي أنها منخفضة التكلفة نسبيًا، عدا عن كونها بطاريات عملية واقتصادية.

أنواع بطاريات تدفق الأكسدة

توجد عدّة أنواع من بطاريات تدفّق الأكسدة، منها: بروميد الزنك، وبولي كبريتيدات، والزنك - السيريوم -، ولكن لعدد من الاعتبارات البيئية والتكلفة، أصبحت بطاريات تدفّق الفاناديوم أكثر شيوعًا الآن.

وأشار أتكينز إلى عيب واحد في بطاريات تدفّق الأكسدة مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون، وهو كثافة الكهرباء.

ووجدت الأبحاث التي أجرتها مجموعة "فانيتك" التجارية أن مزايا بطاريات تدفّق الفاناديوم تشمل العمر الط، والمتانة، وتكاليف التشغيل المنخفضة، والتصميم غير القابل للاشتعال، والتأثير البيئي المنخفض، في كل من التصنيع والتشغيل.

• ارتفاع عدد مشروعات بطاريات تخزين الكهرباء في بريطانيا

وأضافت أن بطاريات تدفّق الفاناديوم يمكنها تلبية احتياجات المطورين الذين يحتاجون إلى تخزين كهرباء طويل الأمد، ويمكن تشغيلها بأقلّ قدر من الصيانة لمدة 20 عامًا.

وتتميز بطاريات تدفّق الفاناديوم بتكلفة رأسمالية أعلى من بطاريات الليثيوم أيون، ولكنها يمكن أن توفر تكلفة مستوية لتخزين الكهرباء على مدار حياتها.

وعلى الرغم من الاعتماد الزائد على بطاريات الليثيوم أيون في السوق اليوم، فإن زيادة تصنيع وانتشار بطاريات تدفّق الفاناديوم يمكنها تعزيز النمو المستمر في الصناعة.

اقرأ أيضًا..

• مسؤول: قانون جديد للانتقال الطاقوي في الجزائر.. قريبًا (صور)
• الطاقة الكهرومائية في أفريقيا تتلقى دعمًا دوليًا بـ300 مليون دولار
• خبير دولي: الغاز الإيراني والقطري إلى العراق ضرورة لاستمرار شبكة الكهرباء
• خبير أوابك: وقود الهيدروجين حل مثالي لقطاع النقل.. وتجارب رائدة للإمارات والسعودية