قادرة على مواجهة انقطاعات الكوارث الطبيعية ويمكن ربطها بالطاقة الشمسية.. تقنية مبتكرة لبطاريات تخزين الكهرباء في المنازل

ابتكرت شركة تويوتا موتور اليابانية لتصنيع السيارات تقنية جديدة لبطاريات تخزين الكهرباء في المنازل، واعتمدت في إنتاجها بحدّ كبير على تقنيات البطاريات التي تستخدمها الشركة في صناعة السيارات الكهربائية.

ومن شأن ابتكار تويوتا مقاومة انقطاعات التيار الكهربائي الناجمة عن الكوارث الطبيعية، فضلًا عن ضمانه سلامة الإمدادات المعتادة للمنزل، وفق الموقع الإلكتروني للشركة.

وبدأت تويوتا في تلقّي طلبات توريد بطاريات تخزين الكهرباء المنزلية، تمهيدًا لطرحها بالأسواق اليابانية من خلال شركات البناء، بدءًا من أغسطس/آب المقبل، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

تقنية مزدوجة لمواجهة الانقطاعات

أطلقت شركة تويوتا اليابانية اسم “أو – أوشي كيودن” على تقنية بطاريات تخزين الكهرباء بالمنازل، ومن شأن نظام التخزين -المعتمد على ذات تقنيات بطاريات السيارات الكهربائية للشركة التي توفر 8.7 كيلوواط/ساعة- إنتاج 5.5 كيلوواط/ساعة.

وأوضحت الشركة أن تقنيتها الجديدة لبطاريات تخزين الكهرباء المنزلية استفادت من عمليات تطوير السيارات الكهربائية وأجزائها طوال السنوات الماضية، لتوفير الكهرباء للمنازل في حالة انقطاع الكهرباء بصورة عادية أو إثر حالة طارئة أو كارثة طبيعية، وفق مجلة بي في مغازين (pv-magazine).

وأكدت الشركة اليابانية الرائدة في تصنيع السيارات أن تقنية بطاريات تخزين الكهرباء بالمنازل تمثّل تقنية فريدة بالنسبة لها.

وأرجعت تفرّد التقنية المبتكرة إلى أنها تعمل على نطاق مزدوج، بتوفير الإمدادات من السيارات الكهربائية بأنواعها (الهجينة التي تعتمد على محرك احتراق ومحرك كهربائي، والقابلة للشحن الخارجي، والكهربائية بالكامل المعتمدة على البطاريات، والعاملة بخلايا الوقود “الهيدروجينية”)، ثم إعادة استخدام الكهرباء المُخزّنة عند الحاجة، وانقطاع التيار سواء للاستخدام المنزلي أو الخارجي، كشحن السيارات.

بطاريات تخزين صديق للطاقة المتجددة

يمكن تركيب بطاريات تخزين الكهرباء التي ابتكرتها شركة تويوتا بالمحيط الخارجي للمنزل أيضًا، إذا أنها مُعدَّة بنظام مُحوّل الجهد المستمر (دي سي – تو – دي سي) -يُطلق عليه علميًا محول كهرباء هجين- ومزوّدة بشاحن بسعة قوى تبلغ 1.1 كيلوواط/ساعة.

وتعمل بطاريات تخزين الكهرباء المنزلية في نطاق درجات حرارة (ما بين -20 وحتى 45)، وتزن كل بطارية 142 كيلوغرامًا، في حين تُقدَّر أبعادها بما يصل إلى (1.124 ميلليمترًا * 341 ميلليمترًا * 432 ميلليمترًا).

وانحازت تقنية بطاريات تخزين الكهرباء المنزلية المبتكَرة من قبل الشركة اليابانية للنهج الذي تسير عليه السيارات الكهربائية كونها صديقة للبيئة، وطرحت تويوتا أنه من خلال ربط تلك البطاريات بأنظمة الطاقة الشمسية يمكن توفير إمدادات الكهرباء ليلًا أيضًا.

وبجانب ضمان بطاريات التخزين للإمدادات، فإنها تعمل على حثّ المستهلكين للتوسع في استخدام الطاقة الشمسية والاعتماد عليها بصفتها إحدى صور الطاقة المتجددة.

وفي مواصلة لرصد التقنيات المبتكرة لنظام تخزين الكهرباء، أوضحت تويوتا أنه يمكن ربط البطاريات بتطبيق على الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية “تابلت” تعمل بموجات (إل إيه إن) اللاسلكية لعرض الإعدادات الازمة للتشغيل وسعة التخزين وغيرها.

اقرأ أيضًا: خطط لمضاعفة قدرة أكبر منشأة لتخزين الكهرباء في العالم

تعتزم شركة باسيفيك للغاز والكهرباء الأميركية مضاعفة قدرة أكبر منشأة لتخزين الكهرباء في العالم “موس لاندينغ” بحلول صيف عام 2023، على الرغم من إيقافها لعدة أشهر بعد حادثتين في 5 أشهر.

ولا يوجد جدول زمني لإعادة تشغيل محطة موس لاندينغ لتخزين الكهرباء بولاية كاليفورنيا، مع استمرار التحقيق في سبب اندلاع دخان ونيران من المنشأة.

وقدّمت باسيفيك، وشركة فيسترا -مشغل الموقع- طلبًا إلى لجنة المرافق العامة بكاليفورنيا لبناء منشأة أخرى لتخزين البطاريات في الموقع؛ لاستكمال التطورات الحالية التي تبلغ 300 ميغاواط و100 ميغاواط.

المشروع هو واحد من 9 منشآت ليثيوم أيون اقترحتها شركة باسيفيك للغاز والكهرباء، وتُعَد توسعة موس لاندينغ -بقدرة 350 ميغاواط- هي الأكبر، حسبما أفادت صحيفة “مونتيري كاونتي ويكلي” المحلية.

إعادة تشغيل المنشأة

يبدو أن كلًّا من شركة باسيفيك للغاز والكهرباء وفيسترا واثقتان من أن بطاريات تيسلا لم تكن مرتبطة بالحوادث.

وقالت المتحدثة باسم فيسترا، ميراندا كوهن، إن أحداث 4 سبتمبر/أيلول 2021 و13 فبراير/شباط 2022 لن تؤثر على دفعها للمضي قدمًا.

وأكد المتحدث باسم باسيفيك للغاز والكهرباء، بول دوهرتي، الأمر نفسه، مضيفًا أن المرفق لديه “ثقة كاملة” بالمشروع، وقد أظهر هذا التحليل حتى الآن أن البطاريات ليست مسؤولة عن الحادثتين.

وأوضح أن شركة باسيفيك قد ألزمت نفسها “بتطوير مجال السلامة من الحرائق في منشآت تخزين الكهرباء”.

كما حصلت على جائزة لعملها في مجال السلامة من الحرائق في منشأة بطاريات تيسلا الليثيوم أيون التابعة لموس لاندينغ، والتي من المتوقع أن يبدأ تشغيلها بحلول الصيف.

بداية أكبر منشأة لتخزين الكهرباء في العالم

ظهر مشروع أكبر منشأة لتخزين الكهرباء في العالم في محطة موس لاندينغ، عندما قدمته شركة باسيفيك للغاز والكهرباء إلى لجنة المرافق العامة بكاليفورنيا، وكانت الشركة تجري محادثات مع تيسلا في عام 2017.

ويتضمن 4 مشروعات منفصلة لتخزين الكهرباء، ومن المفترض أن يصبح اثنان منهم أكبر أنظمة بطاريات في العالم.

وستنشر شركة دينيجي مشروعًا بقدرة 300 ميغاواط/1200 ميغاواط ساعة في شبكة شركة باسيفيك للغاز والكهرباء، بينما سيكون مشروع تيسلا بقدرة 182.5 ميغاواط/730 ميغاواط ساعة، والذي يُمكن أن يصل في النهاية إلى 1.1 غيغاواط ساعة.

في عام 2018، حصلنا على اقتراح تيسلا للمشروع، وهو يوضح أن الشركة تخطط لاستخدام بطاريات “ميغاباك” بدلًا من “باورباك” المعتادة للمشروعات الكبيرة على نطاق المرافق، حسبما أفادت منصة “إلكتريك”.

وفي عام 2020، جرت الموافقة رسميًا على المشروع، وبدأت تيسلا البناء في المرحلة الأولى من المشروع في يوليو/تموز.

وفي العام الماضي، نشرت تيسلا بطاريات ميغاباك بسعة 100 ميغاواط/300 ميغاواط ساعة في الموقع، وبدأت شركة فيسترا في تشغيل النظام.

حوادث

مع ذلك، كانت هناك حادثتان متعلقتان بالدخان والنيران في الموقع في سبتمبر/أيلول 2021 وفبراير/شباط 2022؛ ما أدى إلى إغلاق نظام تيسلا ميغاباك لإجراء تحقيق كامل.

وتعرّضت أكبر منشأة لتخزين الكهرباء في العالم -في سبتمبر/أيلول الماضي- لمشكلة ارتفاع درجة الحرارة بعدد محدود من وحدات البطاريات في المرحلة الأولى، وهو ما دفع إلى توقّفها عن العمل.

ثم تعطلت المرحلة الثانية من المنشأة -في فبراير/شباط- إثر اندلاع إنذارات الحريق، الذى تمكّن رجال الإطفاء من السيطرة عليه.

اقرأ أيضًا: الطلب على البطاريات عالميًا قد يرتفع 15 مرة بحلول 2030

يعمل تسارع اتجاهات الطاقة المتجددة على تعزيز الطلب على البطاريات حول العالم، خاصة مع الزخم الذي تشهده السيارات الكهربائية.

وتتوقع شركة أبحاث الطاقة ريستاد إنرجي، في تقرير صادر أمس الخميس، ارتفاع الطلب العالمي على البطاريات بالقرب من 9 تيراواط/ساعة بحلول نهاية العقد الحالي، بزيادة 15 مرة عن مستوى عام 2021، وذلك تماشيًا مع سيناريو خفض الاحتباس الحراري بمقدار 1.6 درجة.

وفي العام الماضي، ارتفع الطلب على البطاريات في العالم أكثر من الضعف، ليصل إلى 580 غيغاواط/ساعة.

الطلب على البطاريات

بحصة تبلغ 55%، من المرجح أن تكون السيارات الكهربائية المساهم الأكبر في نمو الطلب على البطاريات بحلول نهاية العقد؛ إذ يصل إلى 4.9 تيراواط/ساعة، مقارنة بـ373 غيغاواط/ساعة العام الماضي، بحسب التقرير.

بينما من المتوقع ارتفاع الطلب العالمي على البطاريات من تخزين الكهرباء لأكثر من 2.5 تيراواط/ساعة في 2030؛ ما يمثل نحو 29% من إجمالي السوق، وثاني أكبر مساهم في نمو الطلب على البطاريات.

يأتي ذلك مع الحاجة الملحة إلى تعزيز سعة تخزين الكهرباء في العالم في ظل تحول الطاقة، كونه يدعم موثوقية الإمدادات في أوقات انقطاع الطاقة المتجددة.

كما أن الاتجاه إلى كهربة المركبات التجارية الخفيفة والثقيلة في السنوات المقبلة، قد يُسهم بنحو 1 تيراواط/ساعة في نمو الطلب على البطاريات بحلول عام 2030.

فضلًا عن ذلك، تتوقع ريستاد إنرجي أن يشهد قطاعا الطيران والشحن طلبًا على البطاريات، لكنه لن يؤثر بصورة كبيرة في السوق العالمية.

من حيث المكونات، ستهيمن بطاريات الليثيوم أيون على السوق هذا العقد، على الرغم من الطفرة التي قد تشهدها بطاريات أيون الصوديوم.

الطلب من الناحية الجغرافية

تتوقع ريستاد إنرجي أن تهيمن قارة آسيا وخاصة الصين على استهلاك البطاريات بحلول 2030، بنحو 3.6 تيراواط/ساعة؛ ما يُشكل 41% من إجمالي الطلب العالمي.

ومن أجل تلبية الطلب المحلي والعالمي، تستهدف الصين الاستحواذ على 50% من إنتاج خلايا البطاريات حول العالم، وفقًا للتقرير.

ومن المرجّح ارتفاع الطلب على البطاريات في أوروبا وأميركا الشمالية، ليصل إلى 1.9 و1.7 تيراواط/ساعة على التوالي، بنهاية العقد الجاري، مع زيادة متوقعة أيضًا للطلب من أسواق الشرق الأوسط وأميركا الجنوبية.

وفي أفريقيا؛ فإن استهلاك البطاريات سيرتفع تدريجيًا خلال السنوات القليلة المقبلة، قبل أن يحقق قفزة بأكثر من 350% بحلول 2027، ليرتفع من 50 إلى 227 غيغاواط/ساعة بنهاية العقد.

مخاوف المعروض

رغم أن الإمدادات الحالية قادرة على تلبية الطلب على البطاريات؛ فإن الرغبة في تعزيز تقنيات البطاريات في سيارات الركاب والتخزين قد تضغط على سلاسل التوريد.

ويقول رئيس أنظمة الطاقة العالمية في ريستاد إنرجي، ماريوس فوس، إنه يجب تعزيز الاستثمارات وتحسين تكنولوجيا البطاريات في المستقبل القريب حتى يستطيع المعروض العالمي مواكبة الطلب.

بناءً على الأهداف المعلنة، ستصل إمدادات البطاريات إلى 5.5 تيراواط/ساعة بحلول عام 2030؛ ما يلبي نحو 60% فقط من الطلب المتوقع، بحسب فوس.

وتعمل العديد من المناطق على تسريع الجهود لتطوير سلسلة التوريد المحلية لتجنب الاعتماد المفرط على واردات البطاريات من آسيا؛ إذ شهدت أميركا الشمالية الإعلان عن 10 مصانع لتصنيع البطاريات في عام 2021.

كما تهدف أوروبا إلى تعزيز توريد البطاريات، خاصة المرتبطة بالسيارات الكهربائية؛ إذ تمثل نصف القدرة الإنتاجية المخططة، بحسب التقرير.

المصدر: الطاقة – مواقع إلكترونية