محمد رضا هادیلو، بازار: از زمان کشف برق، جهان به دنبال روش‌های کارآمد برای ذخیره انرژی برای استفاده در هنگام تقاضا است. در طول قرن گذشته، صنعت ذخیره انرژی در پاسخ به تغییر نیازهای انرژی و پیشرفت‌های فنّاورانه به تکامل، سازگاری و نوآوری ادامه داده است. سیستم‌های ذخیره انرژی طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها را برای مدیریت تأمین انرژی به‌منظور ایجاد زیرساخت انعطاف‌پذیر انرژی و دستیابی به صرفه‌جویی در هزینه برای تولید نیروگاه‌ها و مصرف‌کنندگان فراهم می‌کنند.
گسترش تولید انرژی تجدیدپذیر متناوب چالش‌های جدیدی را در تعادل و قابلیت اطمینان سیستم‌های تولید برق ایجاد کرده است. در مواردی که عدم تطابق بین تولید انرژی تجدید پذیر و تقاضای برق منجر به دوره‌های تولید مازاد و دوره‌های کمبود تولید می‌شود.
این کمبودهای انرژی به‌تازگی منجر به چالش‌های جدی بدل خواهد شد مگر اینکه از راه‌حل‌های جبرانی اضافی استفاده شود. کمبود انرژی می‌تواند از چند ساعت تا چند روز تا فصلی تا سال متغیر باشد.
بسته به هزینه‌های فناوری، در دسترس بودن منابع طبیعی، اتصال متقابل و الگوهای بار در حال تکامل، ازجمله باره‌ای انعطاف‌پذیر، یک سیستم انرژی کم‌هزینه به بهترین وجهی برای پاسخگویی به این چالش‌های تعادل با سرمایه‌گذاری متنوع در زیرساخت‌های انرژی مناسب است.
ذخیره طولانی‌مدت انرژی، پتانسیل بزرگی را برای جهانی فراهم می‌کند که در آن انرژی باد و خورشید بر قابلیت‌های جدید نیروگاه‌ها مسلط شوند و به‌تدریج از سایر منابع برق پیشی بگیرند. آن‌ها معمولاً در زمان‌های خاص انرژی باد و خورشید تولید می‌کنند، بنابراین برای کمک به رفع شکاف‌های عرضه به فناوری مکمل نیاز دارند. باتری‌های لیتیوم که در حال حاضر ۹۹ درصد از ظرفیت ذخیره‌سازی جدید را تأمین می‌کنند در صورت تکرار ساعت‌های طولانی گران تمام می‌شوند.
درواقع، چالش‌های ذخیره انرژی باگذشت هرروز در حال افزایش است. دنیا برای همگام‌سازی با برنامه‌های اروپا، آسیا، ایالات‌متحده و سایر کشورها برای افزایش قابل‌توجه میزان انرژی تجدید پذیر در هرم تولید برق ارزان و فوری به آن نیاز دارد؛ درنتیجه دستیابی به موفقیت در فناوری ذخیره انرژی در دستور کار مداوم است و آخرین دستیابی به موفقیت در فناوری، نوعی راه‌حل برای چالش ذخیره‌سازی هزینه و ظرفیت ذخیره انرژی است که شامل استفاده از آب دریا برای تولید الکترولیت باتری به‌جای حلال‌ها است که اگرچه بسیار گران‌تر است اما ایمن‌تر است.
مخترع این روش، مهندس شیمی از دانشگاه ایالتی اورگان، می‌گوید نیازهای انرژی جهان در حال افزایش است، اما توسعه سیستم‌های ذخیره انرژی الکتروشیمیایی نسل بعدی با تراکم انرژی بالا و ماندگاری طولانی، همچنان یک چالش فنی است.
این محقق می‌افزاید: باتری‌های آبی که از محلول‌های رسانای تولیدشده از آب مانند الکترولیت‌ها استفاده می‌کنند، یک جایگزین نوظهور و ایمن برای باتری‌های یون لیتیوم هستند. اما چگالی انرژی سیستم‌های برق‌آبی نسبتاً کم است و آب با لیتیوم نسبت به هم واکنش دارند که این امر مانع استفاده گسترده از باتری‌های برق‌آبی می‌شود.
محققان برای حل مشکل چگالی انرژی، یک نانوذره برای آند باتری آب خود ایجاد کردند و آند از منگنز، روی و سایر مواد معدنی ساخته‌شده است. (روی چگالی انرژی باتری را افزایش می‌دهد، زیرا می‌تواند دو برابر لیتیوم انرژی الکتریسیته را منتقل کند.)
همچنین در حالی که جهان بیشتر روی ارتقا باتری های لیتیومی کار می کنند در آلمان، دانشمندان روی باتری‌های آبی کار می‌کنند. این تیم بر روی باتری‌های روی متمرکزشده‌اند، که دارای مزایای زیادی مانند چگالی انرژی و پایداری هستند، اما متأسفانه قابل شارژ نیستند یا حداقل هنوز قابل شارژ نیستند.
محققان دانشگاه وستفالیان ویلهلمز در مونستر با همکاری دانشمندانی از چین و ایالات‌متحده نیز یک الکترولیت جدید برای باتری روی بر اساس آب دریا تولید کرده‌اند تا جایگزین محلول‌های قلیایی متداول شود. آن‌ها همچنین آنَدی را بر اساس نمک روی معرفی کردند که باعث می‌شود باتری نه‌تنها قابل شارژ باشد، بلکه بسیار بادوام باشد و به‌طور بالقوه می‌تواند باقدرت باتری لیتیوم یون رقابت کند.
هر دو باتری قبل از خروج از آزمایشگاه و ورود به بازار به کار بسیار بیشتری نیاز خواهند داشت. بنابراین حداقل در حال حاضر، تسلط بر فناوری یون لیتیوم هنوز مطمئن‌تر است اما اگر تلاش برای یافتن گزینه‌های ایمن‌تر ادامه یابد؛ ممکن است بقا امپراتوری باتری‌های لیتیومی به مدت طولانی تضمین نشود و شاید مهم‌تر از همه، باتری‌های جدید ارزان‌تر باشد.
از دیگر سو در حال حاضر، ایالات‌متحده به‌تنهایی قصد دارد تا ظرفیت ذخیره انرژی خود را تا سال ۲۰۲۵ تا ۵۲۵ درصد افزایش دهد. ظرفیت ذخیره‌سازی در حال حاضر با سرعت سریع اضافه می‌شود. باوجود شیوع کرونا ظرفیت ذخیره‌سازی ایجادشده در سه‌ماهه سوم سال ۲۰۲۰، ۲۴۰ درصد بیشتر از ظرفیت ایجادشده در سه ماهه دوم بوده است.
درعین‌حال، ظرفیت ذخیره‌سازی فعلی برای کار کردن شبکه برای بیشتر از یک یا دو ساعت مناسب نیست به‌ویژه برای جایگزینی کامل سوخت‌های فسیلی با خورشید و انرژی بادی. بنابراین، در صورت تداخل الگوهای آب و هوایی با تولید برق در مزارع خورشیدی و بادی، شبکه به برق ذخیره‌شده کافی احتیاج دارد تا چندین ساعت دوام داشته باشد، که این‌یک اتفاق معمول است.
لذا بنا بر آنچه که گفته شد، ذخیره‌سازی در مقیاس کمکی و باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی تا حدود زیادی سرنوشت انقلاب انرژی‌های تجدیدپذیر را رقم می‌زند. هزینه‌های پایین فناوری خورشیدی و باد همیشه خبر خوبی است، اما بدون ذخیره‌سازی کافی در مقیاس بزرگ، این هزینه‌های پایین در درازمدت هیچ اهمیتی ندارند.
نظر شما