مع ازدياد شعبية أنظمة الطاقة الكهروضوئية وتزايد عدد الخلايا الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، أصبح تعزيز تخزين الطاقة أمرًا وشيكًا. عندما تكون الشبكة صغيرة نسبيًا، فإن الاعتماد على فوسفات حديد الليثيوم، الذي يوفر طاقة مستمرة لمدة تتراوح بين ساعة وأربع ساعات، يمكن أن يلبي معظم الطلب. ولكن إذا استمر حجم الخلايا المتصلة بالشبكة في النمو، فإننا بحاجة ماسة إلى تقنيات جديدة يمكنها... توفير الطاقة لأكثر من 4 ساعات.

مصدر الصورة: موقع خارجي - إسبلازا

تخزين الطاقة طويل الأمد هل هذه تكنولوجيا جديدة؟ و وهو نظام تخزين طاقة يزيد عن 4 ساعات ويمكن شحنه وتفريغه دوريًا لمدة أطول. عدة أيام و أشهر . على سبيل المثال، لحساب الحد الأقصى: إذا حصل مكان ما على 100% من كهربائه من الطاقة الشمسية، ولكن عادةً ما يكون هناك 8 ساعات فقط من الإضاءة يوميًا، فهذا يعني أن احتياجات الطاقة المتبقية (16 ساعة) ستعتمد جميعها على بطاريات التخزين. إذا دامت طاقة البطارية 4 ساعات فقط، فسيتم تعتيم الساعات الـ 12 الأخرى فقط. ولكن بناءً على الهدف الأوسع المتمثل في تحقيق الحياد الكربوني وتحسين هيكل الطاقة، فإن معدل استخدام الطاقة النظيفة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يتزايد بسرعة، مما يجعل تخزين الطاقة طويل الأمد أكثر أهمية.

بطارية التدفق، بفضل بنيتها الخاصة ومبدأ عملها، تُعد بطاريات التدفق من أنسب تقنيات البطاريات لتخزين الطاقة طويل الأمد. تختلف بطاريات التدفق، المعروفة أيضًا باسم بطاريات الأكسدة والاختزال، اختلافًا جذريًا عن بطاريات الأيونات مثل بطاريات الليثيوم. تخزن بطاريات التدفق الطاقة في الإلكتروليت، بدلًا من الأقطاب الموجبة والسالبة الصلبة لبطاريات الليثيوم والرصاص. علاوة على ذلك، تكون الأقطاب الموجبة والسالبة في بطاريات التدفق سائلة، مستقلة تمامًا، ومُثبتة بشكل منفصل. تتميز بطارية التدفق بسلامة عالية، ومرونة في توسيع السعة، وعمر افتراضي طويل، ويمكن إعادة تدوير الإلكتروليت الموجود بداخلها. إلا أن كثافة طاقتها منخفضة، وتكلفة تركيبها الأولية مرتفعة نسبيًا. ومع ذلك، بالنسبة للتخزين طويل الأمد، ليس من الصعب التغلب على هذه العيوب، ولكن المزايا لا تقدر بثمن.

مصدر الصورة: موقع خارجي - إسبلازا

كما نعلم جميعًا، فإننا نستخدم عادةً بطارية الليثيوم للطاقة الشمسية. لذا يمكن لبطارية الليثيوم ي يمكن استخدامها للتخزين طويل الأمد؟ الجواب هو: لا. تُعدّ السلامة وعمر البطارية من أكبر مشاكل بطاريات الليثيوم. لزيادة سعة تخزينها، يجب أن تحتوي بطاريات أيونات الليثيوم على كمية أكبر من الليثيوم. لكن الليثيوم معدنٌ "متقلب" نسبيًا، وكلما زادت نسبة الليثيوم فيه، زادت مخاطر السلامة. ووفقًا لإحصاءات غير مكتملة، شهد النصف الأول من عام 2022 أكثر من 10 حوادث جديدة في عالم محطات تخزين طاقة بطاريات الليثيوم، استخدم حوالي 80% منها بطاريات أيونات الليثيوم الثلاثية، تليها بطاريات فوسفات حديد الليثيوم. يمكن لبطاريات التدفق أن تُعوّض هذه العيوب جيدًا. أولًا، تتميز بطاريات التدفق بأمانها العالي، حيث تُستخدم إلكتروليتاتها الموجبة والسالبة لتخزين الطاقة، ولأنها مملوءة بالماء، فلا تحتوي على مذيب عضوي، وبالتالي لن تشتعل. غالبًا ما تكون بطاريات الليثيوم غير آمنة لأن الحرارة المتولدة منها لا يمكنها التسرب، ولكن يمكن نقل حرارة بطارية التدفق بسهولة من داخل البطارية إلى خارجها مع الإلكتروليت. لذا، يمكن لبطاريات التدفق، سواءً مع نظام إدارة البطارية (BMS) أو بعض تدابير الحماية من الحرائق الإضافية، أن تتفوق على بطاريات الليثيوم بدرجة كبيرة دون عناء كبير. ثانيًا، تتميز بطاريات التدفق بعمر دورة طويل جدًا. ولأن القطب الكهربائي في بطارية التدفق لا يشارك في التفاعل، فإنه ينتمي إلى القطب الخامل. يتميز القطب الكهربائي واللوح ثنائي القطب والمواد الأخرى بثبات جيد ولا تتطلب استبدالًا. في الوقت نفسه، لا تتضمن عملية التفاعل انتقالًا طوريًا، لذا يمكن أن يصل عمر الدورة إلى 15,000 إلى 20,000 مرة. ثالثًا، المرونة. نظرًا لأن وحدات الطاقة في بطارية التدفق مستقلة عن بعضها البعض، فهذا يعني أنه يمكن تصميم طاقة النظام ومدة التخزين بمرونة وفقًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة.

مصدر الصورة: موقع خارجي - إسبلازا

اليوم، يمكن لبطارية التدفق تستمر لأكثر من أربع ساعات وأحيانًا لأكثر من 10 ساعات في المرة الواحدة. هذه المدة مناسبة جدًا للاستخدام المستقبلي لكميات كبيرة من شبكات الطاقة الجديدة. نظرًا لارتفاع تكلفة الاستثمار الأولي، لم تُطبّق بطاريات التدفق على نطاق واسع. ولكن هناك توجه سياسي واعد لخفض التكاليف. وتوسع سلسلة صناعة بطاريات التدفق قاب قوسين أو أدنى.