إن طاقة الرياح والطاقة الشمسية متقطعة أي أنه يتم توليد الطاقة عندما تكون متاحة وليس عندما نحتاج إليها، وبالتالي فإن الانتقال إلى الطاقة الخضراء سيتطلب كميات هائلة من مخازن الطاقة. قد ينتهي الأمر باستخدام أشكال عديدة من البطاريات بداية من تركيبات “البطاريات الكبيرة” التقليدية القائمة على الليثيوم إلى البطاريات المتدفقة وبطاريات تغيير طور السيليكون وبطاريات الملح المصهور وبطاريات الحديد الهوائية وبطاريات الجاذبية وبطاريات توسيع ثاني أكسيد الكربون وغير ذلك من البطاريات غير العادية مثل بطاريات الطفو.

لكل من هذه البطاريات مزاياها وعيوبها من حيث الكفاءة والحجم والموقع وتكاليف التركيب وتكاليف التشغيل وتصنيفات طاقة الإدخال والإخراج وطول العمر والمدة التي يمكن أن تخزن فيها الطاقة، وهذا أمر جيد لأن الحلول المختلفة ستلبي الاحتياجات المختلفة فبعضها سيدعم شبكة الطاقة أثناء ارتفاعات الطلب اللحظية والبعض الآخر يعمل على تبسيط المنحنيات اليومية غير المتطابقة بين الطلب والعرض المتجدد والبعض الآخر سيساعد في معالجة انخفاض العرض الموسمي، مثل مواسم انقطاع الطاقة الشمسية خلال الشتاء.

والآن هناك نوع آخر تم الإعلان عنه في فنلندا. تقول شركة بولار نايت إنرجي (Polar Night Energy) أنها افتتحت للتو شركة ڤاتاجانوسكي (Vatajankoski) لإنتاج أول بطارية رملية تجارية لها، وتقع الشركة الجديدة على بعد ساعات قليلة من العاصمة هلسنكي.

البطارية الجديدة عبارة عن نظام لتخزين الطاقة الحرارية مبني بشكل فعال حول خزان فولاذي كبير ومعزول أبعاده حوالي 4 أمتار (13.1 قدمًا) عرضًا و7 أمتار (23 قدمًا) وممتلئ بالرمال القديمة. عندما يتم تسخين هذا الرمل – باستخدام مبادل حراري بسيط مدفون في منتصفه – فإن هذا الجهاز قادر على تخزين 8 ميغاوات / ساعة من الطاقة بمعدل طاقة إسمي يبلغ 100 كيلووات مع تسخين الرمال بدرجة حرارة تبلغ 500-600 درجة مئوية (932-1112 درجة فهرنهايت).

عند الحاجة، يتم تحويل الطاقة مرة أخرى كحرارة بنفس الطريقة. تستخدم بطارية ڤاتاجانوسكي (Vatajankoski) هذه الحرارة المخزنة مع الحرارة الزائدة من خوادم البيانات الخاصة به لتغذية نظام تدفئة المنطقة المحلي والذي يستخدم المياه المنقولة بالأنابيب لنقل الحرارة حول المنطقة، ويمكن بعد ذلك استخدامه لتدفئة المباني أو حمامات السباحة أو في العمليات الصناعية أو في أي حالة أخرى تتطلب حرارة.

هذا يساعد على جعل البطارية فعالة للغاية، يقول مدير التكنولوجيا في بولار نايت (Polar Night) ماركو يلونين في مقابلة مع دسربتڤ إنڤستينغ (Disruptive Investing): “من السهل حقًا تحويل الكهرباء إلى حرارة، لكن التحويل من الحرارة إلى الكهرباء هو الموضع الذي تحتاج فيه إلى توربينات وأشياء أكثر تعقيدًا. طالما أننا نستخدم الحرارة كحرارة، فإنها تظل بسيطة حقًا”. تدّعي الشركة أن عامل الكفاءة يصل إلى 99% وأن للبطارية القدرة على تخزين الحرارة بأقل خسارة لأشهر متتالية وعمر افتراضي يستمر لعقود.

لا يوجد شيء مميز في الرمال – تقول الشركة أنها تحتاج فقط إلى أن تكون الرمال جافة وخالية من الشوائب القابل للاحتراق، وترى الشركة أنها وسيلة تخزين منخفضة التكلفة للغاية أو قد تكون منعدمة التكلفة. الأمر برمته بسيط للغاية ورخيص لدرجة أن شركة بولار نايت إنرجي (Polar Night Energy) تدّعي أن تكاليف التركيب أقل من 10 يورو (10.27 دولار أمريكي) لكل كيلو وات / ساعة، وتعمل بنفسها بطريقة آلية بالكامل بدون استخدام أي مواد استهلاكية وبأقل تكلفة أيضًا.

تقول الشركة أنها ستتوسع أيضًا لتقوم بتركيبات تبلغ حوالي 20 غيغاوات / ساعة من تخزين الطاقة مما ينتج مئات ميغاوات من الطاقة الإسمية والقيام تسخين الرمال حتى 1000 درجة مئوية (1,832 درجة فهرنهايت) في تصميمات معينة. أيضًا من الممكن إنشاء مرافق تخزين كبيرة تحت الأرض من أعمدة المناجم غير المستخدمة، إذا كانت بالشكل الصحيح. ليست هناك حاجة لأوعية الضغط العالي، وغالبًا ما تتمثل أكبر تكلفة في أعمال الأنابيب.

يشير الاسم التجاري لشركة بولار نايت إنرجي (Polar Night Energy) إلى حقيقة أن أجزاء من شمال فنلندا لا ترى شمسًا على الإطلاق خلال فصل الشتاء لأنها تقع فوق خط العرض (~ 68 درجة شمالًا) حيث لا توجد شمس مباشرة على الإطلاق لأسابيع. تقول الشركة أن هذه البطارية الرملية سيكون لها أكبر تأثير خلال الفترات المماثلة، حيث سيحافظ تخزينها طويل الأمد على تدفئة المباني بسعر رخيص وبنظافة خلال فصل الشتاء الفنلندي المتجمد.

يتيح تصميم البطارية (مخزن الرمال) “مناطق” متعددة لتخزين الطاقة داخل الرمال. فمن الممكن بناء نظام مصمم لتخزين الحرارة على المدى الطويل باتجاه مركز أسطوانة الرمل ولكن بحيث تكون دورات الاستخدام المتكرر قصيرة المدى أقرب إلى السطح العلوي أو للخارج. سيكون هذا مستحيلًا في وسط سائل مثل الماء أو الملح المصهور، لأن السوائل ستختلط وتتحرك باستمرار.

يبدو أن هذا النظام سيتم استخدامه بشكل واسع النطاق فقط في المناطق ذات التدفئة. هذا النوع من المناطق منتشر بالفعل، فما يقرب من نصف جميع المنازل الاسكندنافية تحتوي على شكل من أشكال أنظمة التدفئة وهناك العديد من المناطق الأخرى المماثلة أيضًا في شمال الصين والولايات المتحدة الأمريكية.

على هذا النحو، قدّر إطار عمل حلول المناخ الخاص بمبادرة ميشن إنوڤيشان (Mission Innovation) أن نشر نظام تخزين الطاقة في شركة بولار نايت (Polar Night) بإمكانياته الكاملة يمكن أن يحل محل عديد من مصادر الحرارة التي تحرق الكربون لتقليل الانبعاثات الدفيئة السنوية في مكان ما بين 57 و283 ميغا طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنويًا بحلول عام 2030 وسيكون ذلك مساهمة كبيرة جدًا في التحول نحو الطاقة النظيفة.

اقرأ أيضاً هل يستمر انتعاش الصادرات في الصين؟

المصدر: نيو أتلاس