يعد تخزين الطاقة طويل الأمد أمرًا بالغ الأهمية لتوسيع نطاق الوصول إلى الطاقة المتجددة مع ضمان موثوقية الطاقة ومرونتها. وتشمل بعض الفرص الناشئة للتخزين طويل الأجل ما يلي:
● الضخ المائي
● هواء مضغوط Energy Storage
● تقنية توصيل المركبة بالشبكة
● الهيدروجين الأخضر
لقد أثبتت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح أنها بدائل نظيفة وقوية للوقود الأحفوري، ولكن لها قيود بسبب تقطعها، فالشمس لا تشرق دائماً، والرياح لا تهب دائماً. يتيح لنا تخزين الطاقة تعظيم إمكانات مصادر الطاقة المتقطعة وتسريع عملية إزالة الكربون من شبكتنا الكهربائية من خلال تخزين الطاقة الزائدة المنتجة خلال فترات الإنتاج المرتفع والطلب المنخفض بحيث يمكن إطلاقها عند الحاجة.
يشير تخزين الطاقة طويل الأمد إلى التقنيات التي يمكنها تخزين الطاقة لفترات طويلة، تتراوح عادةً من 8-12 ساعة إلى عدة أسابيع أو أشهر. لتلبية احتياجات التخزين، نحتاج إلى الاستثمار في حلول فعالة من حيث التكلفة وطويلة الأجل. فيما يلي بعض تقنيات واعتبارات التخزين طويلة الأجل الرئيسية التي تتجاوز بطارية الليثيوم أيون الأكثر انتشارًا.
1. الضخ المائي
يمثل التخزين الكهرومائي المضخّي 95% لتخزين الطاقة على نطاق المرافق. تُستخدم الكهرباء لضخ المياه إلى أعلى التل حيث يتم تخزينها في خزان. وعندما تكون هناك حاجة إلى توليد إضافي على الشبكة، عادةً خلال ساعات الذروة في المساء أو خلال حالات أخرى عندما يهدد الطلب بتجاوز العرض، يتم إطلاق المياه مرة أخرى إلى أسفل المنحدر لتدوير التوربينات التي تولد الكهرباء.
الاعتبارات: هذه المشاريع مرنة ومنخفضة التكلفة في التشغيل، ولا تولد انبعاثات، ولها فترات تخزين طويلة، وذات كفاءة عالية. ومع ذلك، فإن بنائها مكلف، وتتطلب الكثير من الأراضي، ويمكن أن تعطل الموائل الطبيعية، وتقلل من جودة المياه. هناك حاجة إلى مزيد من الابتكار لمعالجة المشاكل والآثار البيئية المحتملة.
2. هواء مضغوط Energy Storage (CAES)
تستخدم محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في توليد الكهرباء لضغط الهواء وضخه في خزانات تحت الأرض لتخزينه. وخلال فترات ارتفاع الطلب على الطاقة، يتم إطلاق الهواء المضغوط واستخدامه لتشغيل مولد كهربائي.
الاعتبارات: تتميز الطاقة الشمسية الكهروضوئية بسعة تخزينية عالية، وتدوم لفترة طويلة، ولا ينتج عنها انبعاثات. ومع ذلك، فهي أقل كفاءة في استخدام الطاقة من بعض خيارات التخزين الأخرى طويلة الأمد، واستخدامها محدود جغرافيًا بناءً على توافر الخزانات الجوفية.
3. من مركبة إلى شبكة (V2G)
V2G هي طريقة لتخزين الطاقة وإرسالها من خلال استخدام البطاريات الموجودة بالفعل في السيارات الكهربائية. عادة ما نفكر في بطاريات السيارات الكهربائية من حيث الشحن في اتجاه واحد. مع تكنولوجيا V2G، تتدفق الكهرباء في اتجاهين: يمكن شحن السيارة الكهربائية من الشبكة، ويفضل أن يكون ذلك من الطاقة الشمسية في الموقع، ويمكن للسيارة الكهربائية أيضًا إرسال الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة. من خلال التطبيق السليم لتقنية V2G ودمجها في الشبكة، يمكن للمرافق تعويض سائقي السيارات الكهربائية عن جدولة الشحن والتفريغ لتتماشى بشكل أفضل مع احتياجات الشبكة.
الاعتبارات: إن تقنية V2G منخفضة التكلفة وذات تأثير كبير لأنها تعتمد على تكنولوجيا موجودة مسبقاً وذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة. ومع ذلك، فقد أشار المصنعون إلى أن التغييرات في استخدامات بطاريات السيارات تتطلب المزيد من الدراسة. ومن المهم أيضاً ضمان شحن بطاريات السيارات الكهربائية بالطاقة النظيفة. وتتطلب تقنية V2G التعاون بين مجموعة واسعة من أصحاب المصلحة بما في ذلك المرافق والسائقين وقطاع النقل مما يجعل إدارتها ونشرها على نطاق واسع أكثر تعقيداً من خيارات التخزين التقليدية. تشمل الاحتياجات ما يلي: بناء سبل الاتصال حول ظروف الشبكة، وتوسيع نطاق برامج وأجهزة V2G، وخلق حوافز للمشاركة، وتطوير التطورات التنظيمية لضمان النشر الآمن. اطلع على كيفية استكشاف شركة MCE للتطبيقات الذكية لشبكة المركبات من خلال تطبيق الشحن الذكي الخاص بنا MCE Sync.
4. الهيدروجين الأخضر
وقود الهيدروجين هو وقود مرن يمكن توليده من خلال العمليات الحرارية والكهربائية والشمسية والبيولوجية، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات. ويمكن توليد الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء المتجددة التي يمكن تخزينها بعد ذلك كوقود لتوليد الكهرباء باستخدام التوربينات التقليدية أو خلايا الوقود الأنظف خلال ساعات ذروة الطلب.
الاعتبارات: يتمتع الهيدروجين الأخضر بقدرة فريدة على تخزين الطاقة الخالية من الكربون لفترات طويلة من الزمن. ومع ذلك، فإن الهيدروجين الأخضر مسار مكلف بسبب انخفاض كفاءة تطبيقات تخزين الطاقة المتجددة، وارتفاع تكلفة المعدات، ونقص التمويل. بالإضافة إلى ذلك، قد ينطوي إنتاج الهيدروجين واحتراقه على انبعاث ملوثات هواء، وذلك اعتماداً على العمليات المستخدمة.
التحديات والفرص
وفي حين أن تقنيات التخزين طويلة الأجل الحالية والناشئة توفر إمكانيات مثيرة للاهتمام، إلا أنه يجب معالجة التكلفة والكفاءة وقابلية التوسع لجعلها قابلة للتطبيق على نطاق واسع. يجب تطوير الأطر التنظيمية والسوقية لاستيعاب هذه التقنيات الجديدة وتحفيز الاستثمار فيها وتطويرها.
مع البحث والابتكار وزيادة تمويل تخزين الطاقة من قانون خفض التضخم لعام 2022، فإن مستقبل تخزين الطاقة مشرق. فمع نضوج هذه التقنيات وازدياد جدواها الاقتصادية، يمكننا استكشاف إمكانية جعلها جزءًا أكبر من شبكة طاقة أنظف وأكثر مرونة وموثوقية.
