تخيل الألواح الشمسية التي لا تولد الكهرباء خلال ساعات النهار فحسب، بل يمكنها تخزين الطاقة الزائدة لاستخدامها في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. وقد أصبحت هذه القدرة التحويلية حقيقة واقعة من خلال تقنيات تخزين الطاقة المتقدمة، والتي تعمل بمثابة خزانات ضخمة تحول الطاقة المتجددة المتقطعة إلى طاقة مستقرة وموثوقة.
تقوم أنظمة تخزين الطاقة بالتقاط الطاقة والاحتفاظ بها بأشكال مختلفة لاستخدامها لاحقًا. تنقسم التقنيات الحالية إلى أربع فئات أساسية:
يهيمن تخزين البطارية على التطبيقات الحالية، لا سيما في التطبيقات السكنية والتجارية وعلى نطاق الشبكة. تخدم كيميائيات البطاريات المختلفة أغراضًا مختلفة:
بطاريات ليثيوم أيون:تعمل هذه الأنظمة عالية الكثافة من الطاقة الآن على تشغيل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وحتى السيارات الكهربائية ومشاريع التخزين على نطاق المرافق. يمكن لوحدة سكنية بحجم الثلاجة توفير الطاقة لمنزل لعدة أيام، في حين تتطلب التركيبات على نطاق الشبكة الحد الأدنى من استخدام الأراضي - يشغل نظام بقدرة 100 ميجاوات في الساعة أقل من نصف فدان.
بطاريات التدفق:تتميز هذه الأنظمة بإلكتروليتات سائلة مخزنة في خزانات منفصلة، مما يوفر طول عمر وأمان استثنائيين. يسمح تصميمها الفريد بتوسيع الطاقة وسعة الطاقة بشكل مستقل، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الشبكة طويلة الأمد.
بطاريات الرصاص الحمضية:على الرغم من أنها فعالة من حيث التكلفة وناضجة، إلا أن هذه الأنظمة تعاني من انخفاض كثافة الطاقة وعمر أقصر مقارنة بالتقنيات الأحدث، مما يحد من استخدامها في تطبيقات مثل بطاريات بدء تشغيل السيارات والطاقة الاحتياطية.
بطاريات أيون الصوديوم:ظهرت هذه البطاريات كبديل محتمل منخفض التكلفة لأنظمة أيونات الليثيوم، حيث تستفيد من موارد الصوديوم الوفيرة ولكنها تتأخر حاليًا في كثافة الطاقة ودورة الحياة.
تقوم الأنظمة الحرارية بتخزين الطاقة من خلال التغيرات في درجات الحرارة أو التحولات الطورية في مواد مختلفة:
تخزين الملح المنصهر:تستخدم محطات الطاقة الشمسية المركزة هذه الأنظمة ذات درجات الحرارة العالية لتمديد توليد الكهرباء إلى ما بعد ساعات النهار، مما يحسن الموثوقية بشكل كبير.
تخزين الثلج:تستفيد المباني التجارية من الكهرباء خارج أوقات الذروة لتكوين الثلج للتبريد أثناء النهار، مما يقلل من رسوم الطلب في أوقات الذروة ويحسن كفاءة الشبكة.
تخزين الماء الساخن:تستخدم أنظمة التدفئة في المناطق والمرافق الصناعية خزانات مياه واسعة النطاق لتحقيق التوازن بين العرض والطلب الحراري.
تقوم هذه الأنظمة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية أو محتملة:
الضخ المائي:تستخدم طريقة التخزين واسعة النطاق الأكثر رسوخًا الكهرباء الفائضة لضخ المياه إلى أعلى التل، ثم إطلاقها لاحقًا من خلال التوربينات عند الحاجة. وعلى الرغم من كفاءتها العالية، إلا أن هذه الأنظمة تتطلب ميزات جغرافية محددة ومساحات كبيرة من الأراضي.
الهواء المضغوط:تخزن الكهوف الموجودة تحت الأرض الهواء المضغوط الذي يحرك التوربينات أثناء التفريغ. توفر هذه الأنظمة قدرة كبيرة ولكنها تواجه حاليًا تحديات تتعلق بالكفاءة.
الحذافات:توفر الكتل الدوارة أوقات استجابة سريعة للغاية يتم قياسها بالثواني، مما يجعلها مثالية لتنظيم التردد وتطبيقات النسخ الاحتياطي المهمة. تستعيد بعض الأنظمة طاقة الكبح من القطارات أو تحافظ على الطاقة أثناء انقطاع الشبكة القصير.
تظهر الأنظمة التجريبية نتائج واعدة ولكنها لا تزال قيد التطوير:
التخزين المغناطيسي فائق التوصيل:تقوم هذه الأنظمة فائقة الكفاءة بتخزين الكهرباء في المجالات المغناطيسية ولكنها تتطلب تبريدًا مبردًا، مما يجعلها باهظة الثمن بالنسبة لمعظم التطبيقات.
تخزين الهيدروجين:يقوم التحليل الكهربائي بتحويل الكهرباء الفائضة إلى غاز الهيدروجين، والذي يمكن تخزينه إلى أجل غير مسمى ثم تحويله مرة أخرى إلى كهرباء عن طريق خلايا الوقود، على الرغم من خسائر كبيرة في الطاقة.
يوفر تخزين الطاقة فوائد متعددة لأنظمة الطاقة الحديثة:
وقد حددت ولاية نيويورك أهداف تخزين طموحة - 1500 ميجاوات بحلول عام 2025 و6000 ميجاوات بحلول عام 2030 - مدعومة ببرامج الحوافز المصممة لإفادة المجتمعات المحرومة. يستخدم العديد من متخصصي تكامل الأنظمة الآن أساليب مستقلة عن التكنولوجيا، وذلك باستخدام برامج متقدمة لتحسين مجموعات تقنيات التخزين لتطبيقات محددة.
ومع استمرار انخفاض التكاليف وتحسن الأداء، يقف تخزين الطاقة على أهبة الاستعداد للعب دور حيوي متزايد في التحول العالمي إلى أنظمة طاقة نظيفة ومرنة وفعالة.
تخيل الألواح الشمسية التي لا تولد الكهرباء خلال ساعات النهار فحسب، بل يمكنها تخزين الطاقة الزائدة لاستخدامها في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. وقد أصبحت هذه القدرة التحويلية حقيقة واقعة من خلال تقنيات تخزين الطاقة المتقدمة، والتي تعمل بمثابة خزانات ضخمة تحول الطاقة المتجددة المتقطعة إلى طاقة مستقرة وموثوقة.
تقوم أنظمة تخزين الطاقة بالتقاط الطاقة والاحتفاظ بها بأشكال مختلفة لاستخدامها لاحقًا. تنقسم التقنيات الحالية إلى أربع فئات أساسية:
يهيمن تخزين البطارية على التطبيقات الحالية، لا سيما في التطبيقات السكنية والتجارية وعلى نطاق الشبكة. تخدم كيميائيات البطاريات المختلفة أغراضًا مختلفة:
بطاريات ليثيوم أيون:تعمل هذه الأنظمة عالية الكثافة من الطاقة الآن على تشغيل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وحتى السيارات الكهربائية ومشاريع التخزين على نطاق المرافق. يمكن لوحدة سكنية بحجم الثلاجة توفير الطاقة لمنزل لعدة أيام، في حين تتطلب التركيبات على نطاق الشبكة الحد الأدنى من استخدام الأراضي - يشغل نظام بقدرة 100 ميجاوات في الساعة أقل من نصف فدان.
بطاريات التدفق:تتميز هذه الأنظمة بإلكتروليتات سائلة مخزنة في خزانات منفصلة، مما يوفر طول عمر وأمان استثنائيين. يسمح تصميمها الفريد بتوسيع الطاقة وسعة الطاقة بشكل مستقل، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الشبكة طويلة الأمد.
بطاريات الرصاص الحمضية:على الرغم من أنها فعالة من حيث التكلفة وناضجة، إلا أن هذه الأنظمة تعاني من انخفاض كثافة الطاقة وعمر أقصر مقارنة بالتقنيات الأحدث، مما يحد من استخدامها في تطبيقات مثل بطاريات بدء تشغيل السيارات والطاقة الاحتياطية.
بطاريات أيون الصوديوم:ظهرت هذه البطاريات كبديل محتمل منخفض التكلفة لأنظمة أيونات الليثيوم، حيث تستفيد من موارد الصوديوم الوفيرة ولكنها تتأخر حاليًا في كثافة الطاقة ودورة الحياة.
تقوم الأنظمة الحرارية بتخزين الطاقة من خلال التغيرات في درجات الحرارة أو التحولات الطورية في مواد مختلفة:
تخزين الملح المنصهر:تستخدم محطات الطاقة الشمسية المركزة هذه الأنظمة ذات درجات الحرارة العالية لتمديد توليد الكهرباء إلى ما بعد ساعات النهار، مما يحسن الموثوقية بشكل كبير.
تخزين الثلج:تستفيد المباني التجارية من الكهرباء خارج أوقات الذروة لتكوين الثلج للتبريد أثناء النهار، مما يقلل من رسوم الطلب في أوقات الذروة ويحسن كفاءة الشبكة.
تخزين الماء الساخن:تستخدم أنظمة التدفئة في المناطق والمرافق الصناعية خزانات مياه واسعة النطاق لتحقيق التوازن بين العرض والطلب الحراري.
تقوم هذه الأنظمة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية أو محتملة:
الضخ المائي:تستخدم طريقة التخزين واسعة النطاق الأكثر رسوخًا الكهرباء الفائضة لضخ المياه إلى أعلى التل، ثم إطلاقها لاحقًا من خلال التوربينات عند الحاجة. وعلى الرغم من كفاءتها العالية، إلا أن هذه الأنظمة تتطلب ميزات جغرافية محددة ومساحات كبيرة من الأراضي.
الهواء المضغوط:تخزن الكهوف الموجودة تحت الأرض الهواء المضغوط الذي يحرك التوربينات أثناء التفريغ. توفر هذه الأنظمة قدرة كبيرة ولكنها تواجه حاليًا تحديات تتعلق بالكفاءة.
الحذافات:توفر الكتل الدوارة أوقات استجابة سريعة للغاية يتم قياسها بالثواني، مما يجعلها مثالية لتنظيم التردد وتطبيقات النسخ الاحتياطي المهمة. تستعيد بعض الأنظمة طاقة الكبح من القطارات أو تحافظ على الطاقة أثناء انقطاع الشبكة القصير.
تظهر الأنظمة التجريبية نتائج واعدة ولكنها لا تزال قيد التطوير:
التخزين المغناطيسي فائق التوصيل:تقوم هذه الأنظمة فائقة الكفاءة بتخزين الكهرباء في المجالات المغناطيسية ولكنها تتطلب تبريدًا مبردًا، مما يجعلها باهظة الثمن بالنسبة لمعظم التطبيقات.
تخزين الهيدروجين:يقوم التحليل الكهربائي بتحويل الكهرباء الفائضة إلى غاز الهيدروجين، والذي يمكن تخزينه إلى أجل غير مسمى ثم تحويله مرة أخرى إلى كهرباء عن طريق خلايا الوقود، على الرغم من خسائر كبيرة في الطاقة.
يوفر تخزين الطاقة فوائد متعددة لأنظمة الطاقة الحديثة:
وقد حددت ولاية نيويورك أهداف تخزين طموحة - 1500 ميجاوات بحلول عام 2025 و6000 ميجاوات بحلول عام 2030 - مدعومة ببرامج الحوافز المصممة لإفادة المجتمعات المحرومة. يستخدم العديد من متخصصي تكامل الأنظمة الآن أساليب مستقلة عن التكنولوجيا، وذلك باستخدام برامج متقدمة لتحسين مجموعات تقنيات التخزين لتطبيقات محددة.
ومع استمرار انخفاض التكاليف وتحسن الأداء، يقف تخزين الطاقة على أهبة الاستعداد للعب دور حيوي متزايد في التحول العالمي إلى أنظمة طاقة نظيفة ومرنة وفعالة.
العنوان
حديقة الصناعة الخضراء ، شارع لونغتيان ، منطقة بينغشان ، شينجن
الهاتف
+86 15817363697
البريد الإلكتروني
lubenzhi@szdxzh.com
