هل تفقد بطاريات الليثيوم هيمنتها؟.. 16 تقنية صاعدة

تواجه بطاريات الليثيوم أيون منافسة صاعدة مع تقنيات التخزين الجديدة للكهرباء مثل البطاريات الصلبة وشبه الصلبة وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ وغيرها من التقنيات التي أصبحت تحظى باهتمام عالمي متصاعد لدعم مسارات تحول الطاقة وخطط خفض الانبعاثات العالمية.

وتوقع تقرير تحليلي حديث -اطلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة ومقرها واشنطن- حدوث طفرة قريبة على مستوى تقنيات البطاريات الجديدة القادرة على تخزين الكهرباء لساعات أطول بكثير من نظيرتها المصنوعة من الليثيوم.

ويرجع اكتشاف بطاريات الليثيوم أيون السائلة الحالية إلى سبعينيات القرن الماضي، وهي النوع المهيمن على جميع أجهزة الهواتف الذكية والحواسيب والأجهزة الإلكترونية الحديثة المحمولة أو المتحركة مثل الساعات والسماعات الطبية وغيرهما.

ورغم نجاح هذا النوع من البطاريات في تشغيل المنتجات التقنية التقليدية؛ فإنها تواجه تحديات ومخاوف من عدم قدرتها على تلبية متطلبات التقنيات الأحدث مثل السيارات الكهربائية التي تحتاج إلى السير لمسافات طويلة لدعم قدرتها التنافسية مع السيارات التقليدية العاملة بالبنزين والديزل.

كما تحتاج شبكات الكهرباء على مستوى الدول إلى تعزيز أنظمة التخزين على نطاق واسع لمواكبة الربط المتزايد مع مشروعات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ذات التوليد المتقطع حسب ظروف الطقس والمناخ.

تكلفة أنظمة تخزين الكهرباء

أسهمت التطورات في زيادة الحاجة إلى تقنيات التخزين طويلة الأمد (LDES)؛ ما أدى إلى تسريع وتيرة الابتكار في قطاع البطاريات على أمل الوصول إلى تقنيات أكثر تنافسية من حيث التكلفة ومدة التخزين.

وأظهر مسح حديث أجرته شركة أبحاث بلومبرغ نيو إنرجي فايننس المتخصصة، أن تقنيات تخزين الكهرباء المنافسة مع بطاريات الليثيوم أيون ما زالت في مراحل مبكرة ومكلفة، لكن بعضها حقق بالفعل تكاليف أقل مع كفاءة أعلى في التخزين لمدة أطول.

ورصد المسح 16 تقنية صاعدة للبطاريات تتنافس مع بطاريات الليثيوم أيون ويمكن تصنيفها ضمن 6 أنظمة تخزين رئيسة، وهي التخزين بالهواء المضغوط، والتخزين بالغاز المضغوط، والتخزين بالضخ المائي، وتخزين الطاقة الحرارية، والتخزين بالجاذبية، والتخزين ببطاريات التدفق، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

وتعد أنظمة التخزين الحراري والهواء المضغوط من أقل أنظمة تخزين الكهرباء طويلة الأجل تكلفة، حيث قدرت تكلفتها بنحو 232 دولارًا و232 دولارًا لكل كيلوواط/ساعة على التوالي.

بينما بلغ متوسط التكلفة المماثلة في أنظمة التخزين القائمة على بطاريات الليثيوم أيون عام 2023، نحو 304 دولارات لكل كيلوواط/ساعة، وذلك للأنظمة التي بلغت مدتها 4 ساعات، بحسب تقديرات شركة أبحاث بلومبرغ نيو إنرجي.

اختلاف تعريف أنظمة التخزين طويلة الأمد

لا يوجد -حتى الآن- تعريف عالمي محل إجماع بشأن أنظمة تخزين الكهرباء طويلة الأمد، لكن وزارة الطاقة الأميركية تصنفها بأنها الأنظمة التي تزيد قدرتها على 10 ساعات، خلافًا للوكالات الصينية التي تكتفي بـ4 ساعات.

على العكس من ذلك، اختارت شركة أبحاث بلومبرغ نيو إنرجي فايننس لنفسها تعريفًا خاصًا يحدد تلك الأنظمة بأنها التقنيات القادرة على تخزين الكهرباء لمدة لا تقل عن 6 ساعات.

وما زالت بطاريات الليثيوم تهيمن على استعمالات تخزين الكهرباء المعاصرة حول العالم، وتبلغ مدة تخزينها قرابة 4 ساعات أو أقل، كما هو ملاحظ في أغلب الأجهزة الحديثة المستعملة لهذا النوع من البطاريات، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

ويمكن لتقنيات التخزين طويلة الأمد مثل بطاريات الهواء المضغوط، وبطاريات التدفق، وبطاريات الجاذبية، والبطاريات الحرارية، تخزين ما يصل إلى 24 ساعة من الكهرباء، إلى جانب تمتعها بخيار تمديد مدة التخزين بشكل أطول.

وعادة ما تنخفض تكاليف معظم تقنيات تخزين الكهرباء طويلة الأمد لكل وحدة واحدة مع كل ساعة تخزين مضافة، ما قد يجعلها أقل في التكلفة من بطاريات الليثيوم أيون التي تزداد تكاليفها بصورة أو بأخرى عند إضافة ساعات تخزين إلي أنظمتها، وهو ما يجعلها أقل جاذبية بالنسبة لابتكارات التخزين طويلة الأمد.

أين تنتشر تقنيات البطاريات المنافسة؟

اكتسبت تقنيات بطاريات التخزين طويلة الأجل فرصًا متزايدة خارج الصين، حيث تكاليف بطاريات الليثيوم أيون أعلى، ما جعلها بديلةً أقل تكلفة في هذه الأسواق إلى جانب قدرتها على التخزين لمدة تزيد على 8 ساعات.

وتعد تقنيات تخزين الهواء المضغوط وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ وتخزين الطاقة الحرارية من أكثر التقنيات الصاعدة في هذه الأسواق، في حين لا تزال هذه النوعية من التقنيات تكافح من أجل المنافسة في الصين التي تنتج بعضًا من أرخص بطاريات الليثيوم أيون عالميًا.

ورغم ذلك، فلا يزال من غير المرجح أن تنخفض تكاليف التقنيات المصنفة في فئة التخزين طويل الأمد، بالسرعة نفسها التي ستنخفض بها بطاريات الليثيوم أيون خلال هذا العقد على الأقل.

وتستعمل بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في قطاعي النقل والكهرباء، ما يجعل إنتاجها على نطاق واسع، علمًا بأن حجم الإنتاج هو العامل الأساسي الذي يؤدي إلى خفض التكاليف بالنسبة لأى منتج، وهو ما قد يصعب الأمر على التقنيات الأخرى التي ستحتاج إلى وقت حتى تكتسب الثقة للانتقال إلى مرحلة الإنتاج الكبير.

موضوعات متعلقة..

• سعة بطاريات تخزين الكهرباء عالميًا تقفز 130% في 2023 (تقرير)
• بطاريات الحالة الصلبة وشبه الصلبة.. أبرز المزايا والعيوب (تقرير)
• بطاريات الصوديوم ذات الحالة الصلبة تجذب الاهتمام بسبب وفرة المعدن

اقرأ أيضًا..

• لماذا انخفضت أسعار النفط بعد قرار أوبك+.. وما علاقة مخزونات الهند وأميركا؟
• واردات النفط الأميركية من 5 دول عربية تسجل 5.5 مليار دولار في 4 أشهر
• تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر قد تقارب 15 دولارًا للكيلو.. دراسة صادمة
• حقل غاز في مصر احتياطياته 300 مليار قدم مكعبة.. ما مصيره؟