لفترات طويلة، اصطدمت آمال الاعتماد على الطاقة المتجددة للتخفيف من الآثار السلبية للتغّير المناخي بحاجز عدم توافر بطاريات من نوع خاص لتحقيق ذلك، ورغم أن الشمس ليست مشرقة دائمًا، والرياح لا تهبّ بانتظام طوال الوقت، إلّا أنّه يبدو أن تلك البطاريات المنتظرة في طريقها إلينا.
وستترك بعض التحسينات الصغيرة تأثيرًا مميزًا في إطالة عمر بطارية الهاتف في الجيب، وصولا إلى اليوم الذي ستستبدل فيه السيارات المعتمدة على البنزين بمثيلاتها الكهربائية؛ لكن يظل التخوّفٌ المتواصل: هل يمكننا أن نصنّع البطاريات بالسرعة الكافية؟؛ إلا أن البعض اعتبر تحقيق الرؤية لمستقبل الطاقة النظيفة يتوقف على مدى ربط توربينات الرياح والخلايا الشمسية بنوع جديد من شبكات الكهرباء يعتمد على إنشاء قطاع جديد كليًا.
الوضع الحالي
تصب الحكومة الصينية، حاليًا، تركيزها على صناعة السيارات الكهربائية، حيث أعلنت عن خطط لإنشاء مصانع للبطاريات بسعة تخزين تصل إلى 120 غيغاواط/ساعة سنويًا، أي ما يكفي لمدّ دولة مثل إيطاليا بأكملها بالطاقة لمدة ساعة.
وشملت الخطة محطة طاقة أنشأتها شركة "بي واي دي"في منتصف عام 2018 لتكون الأكبر من نوعها، وتنتج سعة تخزينية سنوية بمقدار 24 غيغاواط/ساعة، وهي كمية تكفي 1.2 مليون سيارة حسب ما تقول الشركة التي يدعمها المستثمر الأمريكي "وارن بافت".
ويذكر أنّ هذا المصنع أكبر من مصنع البطاريات "غيغافاكتوري" التابع لشركة "تيسلا آي إن سي" في صحراء نيفادا، إلا أن "تيسلا" تنوي توسعة هذه المنشأة وبناء 4 مصانع كبيرة إضافية للبطاريات في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى بناء مصانع ضخمة للبطاريات في السويد وألمانيا.
أما سعر مجموعة بطاريات ليثيوم-أيون التي تصل سعتها كيلوواط/ساعة فقد انخفض كثيرًا بالفعل، ويُتوقع أن ينخفض أكثر من 90 بالمئة بحلول 2030 مقارنة بسعر عام 2010. وتعمل المنشآت أيضًا على تحسين عملية تركيب البطاريات، ففي كاليفورنيا، أصبح يُطلب من شركات الكهرباء تركيب سعة يقارب مجموعها 2 غيغاواط/ساعة بحلول 2024 – وهي سعة أكثر بمرتين من السعة التي كانت متوفرة في الولايات المتحدة بنهاية 2017.
ويعني ما سبق أن خروج بطاريات السيارات من الحسابات، يتوقع أن يرفع سعة التخزين العالمية من 7 غيغاواط/ساعة في يومنا هذا إلى 305 غيغاواط/ ساعة في 2030.
خلفية الموضوع
أجرى "بنجامين فرانكلين" وغيره من المخترعين التجارب على قوارير ليدن (وهي أجهزة شبه موصلة تستخدم لحفظ الطاقة داخل الدوائر الكهربائية)، والتي أصبحت تدعى اليوم بالمكثّفات ويمكنها الاحتفاظ بالشحنة الكهربائية وإطلاقها.
ويعود الفضل في اختراع البطارية الكهربائية الأولى إلى الإيطالي "أليساندرو فولتا" عام 1799، وتكونت من مجموعة من أقراص الزنك والنحاس في محلول ملحي. أمّا توماس أديسون، فاخترع بطارية من النيكل والحديد لأولى السيارات الكهربائية.
وأدّت أزمات النفط في سبعينيات القرن الماضي إلى أبحاث جديدة نجم عنها اختراع شركة "إكسون موبيل" لبطارية ليثيوم-أيون القابلة لإعادة الشحن. وطرحت شركة "سوني" هذه التقنية في السوق في مطلع التسعينيات، لتدعم بطاريات الليثيوم-أيون الثورة الرقمية منذ ذلك الحين.
وتتسم بطاريات الليثيوم-أيون بطول عمرها واحتفاظها العالي بالطاقة وسهولة إعادة شحنها، رغم بعض أخطاء التصنيع التي أدت لحالات احتراق شهيرة في بعض المنتجات الجديدة، مثل الهاتف النقال "غالاكسي نوت 7" من شركة "إلكترونيات سامسونغ" وطائرة "دريملاينر" لشركة "بوينغ".
وتلجأ بعض المنشآت ذات التخزين واسع النطاق إلى مجموعة مختلفة من التقنيات في مراحل عملها، سواء كان في المضخات أو الخزانات أو بطاريات الليثيوم-أيون أو ما يُسمى بـ"الحدافات"، حيث تعد الأخيرة جهازًا ميكانيكيًا لتخزين كميات مهولة من الطاقة.
بطاريات أقل ثمنًا
انخفضت تكلفة تخزين كيلوواط-ساعة من الكهرباء ويُتوقع أن تنخفض أكثر
الجدل الدائر
تقدم بعض الدول، مثل ألمانيا واليابان، دعمًا حكوميًا للبطاريات المدمجة في أنظمة الطاقة المتجددة، لكن الطلب على البطاريات في أغلب الدول يزداد بشكل غير مباشر من خلال الدعم المقدم لطاقة الرياح والطاقة الشمسية، في حين أن الولايات المتحدة تقوم الآن تدريجياً بإيقاف هذا الدعم.
أما بالنسبة لمُلاك المنازل، تقلل إضافة البطاريات للخلايا الشمسية من تكلفة الكهرباء في الليل وتوفر الكهرباء خلال أي انقطاع لها. وبالنسبة لشركات الكهرباء، فقد تمكّنها إضافة البطاريات للخلايا الشمسية أو توربينات الرياح من بيع الكهرباء بسعر أعلى بصفتها مصدرًا موثوقًا للطاقة.
وتستخدم بعض الشركات الجديدة البطاريات لإنشاء ما يعرف بمحطة توليد الكهرباء الافتراضية، وهي مجموعة من الخلايا الشمسية الموضوعة على السطح والمربوطة ببعضها البعض، وتقوم الشركات ببيع ما تنتجه من طاقة.
ويلقى هذا النهج رواجًا في أوروبا وتتم تجربته في المنشآت الجديدة في الولايات المتحدة، لكن يؤدي هذا إلى تضارب مع المنشآت التي تقول إن منتجي الطاقة الشمسية والرياح يكسبون أموالهم من المليارات التي تُصرف للمحافظة على شبكات الكهرباء وتحديثها.
لكن المناصرين يقولون إن انتشار مجموعات البطاريات المنزلية سيؤدي لإنشاء شبكة غير مركزية من الشبكات المصغرة التي تتمتع بالمتانة والكفاءة التي تفوق الشبكة التقليدية الحالية.
