يعد تخزين الطاقة بكفاءة جزءًا حيويًا من الجهود الرامية إلى كسر اعتمادنا طويل الأمد على الوقود الأحفوري وتبني مستقبل أنظف.
وكجزء من تحول الطاقة العالمي، هناك عدد من تقنيات البطاريات الرائدة التي يمكنها تخزين فائض الطاقة المتجددة وتعزيز الجهود لإزالة الكربون في قطاعات تتراوح من مراكز البيانات إلى النقل البري.
فيما يلي بعض حلول تخزين البطاريات المقدمة من UpLink Top Innovators وآخرين، والتي يمكن أن تساعدنا في تحقيق مستقبل خالٍ من الانبعاثات.
بطاريات ليثيوم أيون تحتوي على عنصر عضوي
السباق لإزالة الكربون يضع ضغوطًا شديدة على إمدادات المعادن النادرة والمعادن اللازمة لتخزين البطاريات وغيرها من تقنيات تحويل الطاقة.
تهدف مجموعة من الكيميائيين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى التغلب على النقص في المعادن في صناعة السيارات الكهربائية من خلال تطوير بطارية ليثيوم أيون تستخدم كاثودًا يعتمد على مواد عضوية ، بدلاً من استخدام عناصر مثل الكوبالت أو النيكل.
وتظهر الأبحاث أن التصميم الجديد يمكن إنتاجه بتكلفة أقل من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، ولكن لديه القدرة على توصيل الكهرباء بمعدل مماثل لبطاريات الكوبالت.
وقال ميرسيا دينكا، أستاذ الطاقة بجامعة إم آي تي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “إنها قادرة بالفعل على المنافسة مع التقنيات الحالية، ويمكنها توفير الكثير من التكاليف والألم والقضايا البيئية المتعلقة بتعدين المعادن التي تدخل حاليًا في البطاريات” التصميم الجديد.
كهربة المركبات التجارية
تعمل شركة UpLink Top Innovator، Evolectric Incorporated، على إنشاء حلول مخصصة للمركبات والبطاريات تهدف إلى زيادة الإقبال على وسائل النقل الإلكترونية.
طورت الشركة التي يقع مقرها في الولايات المتحدة طريقة لإطالة عمر المركبات التجارية الحالية التي تعمل بالوقود الأحفوري من خلال ترقيتها إلى سيارات كهربائية ذكية تعمل بالبطارية بنسبة 100 ٪ .
يوفر دمج مبادئ الاقتصاد الدائري في تكنولوجيا السيارات الكهربائية المعاصرة لأصحاب أساطيل المركبات طريقة لترقية مركباتهم التجارية الحالية مع أخذ الاستدامة في الاعتبار، دون تكلفة شراء مركبات جديدة.
تخزين الطاقة الفائضة في الرمال
يمكن للطبيعة أن تمد يد العون عندما يتعلق الأمر بإيجاد طرق لتخزين الطاقة الفائضة من المصادر المتجددة، والتي يتم توليدها في الغالب على أساس استخدامها أو خسارتها.
تضم محطة فاتاجانكوسكي للطاقة في فنلندا أول بطارية رملية على نطاق تجاري في العالم، والتي تستخدم 100 طن من الرمال منخفضة الجودة ذات الجودة الرديئة للغاية بحيث لا يمكن استخدامها في البناء.
تعمل الطاقة المستمدة من منشآت طاقة الرياح والطاقة الشمسية في فنلندا على تشغيل سخان مقاوم داخل بطارية الرمل، والذي يولد الحرارة التي يتم توزيعها من خلال أنابيب التبادل الحراري بواسطة مروحة للحفاظ على دفء الرمال المعزولة بكثافة.
عند درجة حرارة ثابتة بحد أقصى 600 درجة مئوية، يمكن للبطارية الرملية تخزين 8 ميجاوات من الطاقة الحرارية، وهو ما يكفي لتوفير التدفئة والمياه الساخنة لحوالي 100 منزل مجاور وحوض سباحة مجتمعي عند استكمالها بشبكة الكهرباء.
على الرغم من أن البطارية تخزن طاقة أقل بما يتراوح بين 5 إلى 10 مرات (لكل وحدة حجم) من معظم البطاريات الكيميائية، إلا أنه لا يحدث أي تفاعل كيميائي، لذا فهي غير قابلة للاشتعال وسهلة ورخيصة الصيانة ولها تأثير بيئي أقل بكثير من بدائل أيونات الليثيوم. .
وبحلول عام 2028، يمكن أن تشكل الطاقة المتجددة 42% من توليد الكهرباء على مستوى العالم، وفقا لتوقعات وكالة الطاقة الدولية، مما يؤكد على أهمية حلول تخزين الكهرباء الفعالة.
جعل الطاقة المحمولة
يقع تعدد الاستخدامات في قلب بطاريات فوسفات أيون الليثيوم التي طورتها شركة Posh Electric الناشئة في مجال التكنولوجيا Uplink، والتي كانت واحدة من الفائزين في مسابقة UpLink Yes San Francisco، تحدي الاستدامة الحضرية .
توفر أرصفة البطاريات المستخدمة في عربات التخييم والمركبات الترفيهية والمنازل المتنقلة والمزيد، بديلاً محمولاً ومستدامًا للمولدات التي تعمل بالديزل المستخدمة لتشغيل الأجهزة التي تعمل بالكهرباء على الطريق، مثل مواقد الحث.
تتبنى الشركة نهج الاقتصاد الدائري في التصنيع، والذي يركز على إعادة تدوير وإعادة استخدام أجزاء البطارية الموجودة.
قال مؤسس الشركة ومديرها التنفيذي، ويسلي تشنغ، للمنتدى الاقتصادي العالمي، “نحن نحاول أن نجعل أي تخزين للبطاريات على وجه الخصوص أكثر سهولة في الاستخدام وسهل الاستخدام. شعارنا هو أن البطاريات يجب أن تكون قابلة للتوصيل والتشغيل، ونريد أن نصنع البطاريات كبديل للمولدات المحمولة”.
وأضاف: “عندما قمنا بتصميم البطاريات لأول مرة، أخذنا في الاعتبار بالفعل كيف يمكننا تفكيك البطارية بكفاءة في نهاية عمرها الافتراضي”.
التخزين المحمول للمدن المستدامة
UpLink آخر نعم، سان فرانسيسكو، الحائزة على تحدي الاستدامة الحضرية، قامت Moxion بتطوير أول بديل كهربائي بالكامل في العالم لمولد الوقود الأحفوري .
وتقوم الشركة بتصنيع نظام البطاريات الأكثر كثافة في استخدام الطاقة في العالم، والذي يتمتع بقدرة على تخزين 600 كيلووات في الساعة من الطاقة في مولد متنقل متصل بشاحنة.
الوحدة القوية صغيرة بما يكفي لتناسب مجموعة من الأبواب المزدوجة، لذا فهي صغيرة الحجم ومحمولة ومصدر موثوق للكهرباء الخالية من الانبعاثات أينما دعت الحاجة إليها.
هذه مجرد أمثلة قليلة من الطرق المبتكرة التي تساعد بها حلول تخزين البطاريات في تحويل الطاقة والسعي العالمي لإزالة الكربون من مستقبلنا، ومن يدري ما هي الحلول الأخرى التي تخبئها؟