في كل عام، تضيف بريطانيا آلاف ميغاواط من الطاقة المتجددة إلى مزيج الطاقة لديها وهي تتسابق للوصول إلى هدفها المتمثل في خفض انبعاثات الكربون الصافية بحلول عام 2030. ولكن مع نمو نسبة طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمد والجزر، تزداد أيضًا مشكلة الطاقة المتقطعة العالقة. يتمثل أحد الحلول في زيادة إنتاج الطاقة في الأيام العاصفة والمشمسة وإعادتها إلى الشبكة عندما يكون هناك هدوء في الطاقة المتجددة. ولكن كيف؟
تعتقد شركة Highview Power، ومقرها لندن، أن لديها حلًا: استخدام الهواء السائل المبرد لتخزين الكهرباء حتى الحاجة إليها. تعمل التقنية الرائدة عن طريق ضغط الهواء وتحويله إلى سائل ثم تبريده إلى ما يقرب من 200 درجة مئوية تحت الصفر. يتم تخزين الهواء السائل في خزان معزول بضغط منخفض، والذي يعمل كمخزن للطاقة. عند الحاجة إلى الطاقة، يتم سحب الهواء السائل من الخزان وضخه إلى ضغط مرتفع. يتم تطبيق الحرارة المخزنة من مسيل الهواء على الهواء السائل عبر المبادلات الحرارية وسائل نقل الحرارة الوسيط. ينتج عن هذا غاز ضغط عالٍ، والذي يستخدم بعد ذلك لتشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء. يقول الرئيس التنفيذي روبرت بيرس إن فقدان الطاقة أثناء العملية يبلغ حوالي 50 في المائة، لكن الكثير من النفايات يتم من خلال الحرارة التي يمكن استردادها، مما يرفع إمكاناتها إلى حوالي 70 في المائة.
يقول: “سيحدث فرقًا كبيرًا في تكلفة الطاقة للمستهلكين، لأنه، بالطبع، مصادر الطاقة المتجددة السيادية المحلية أرخص بكثير من أي شكل آخر من أشكال التوليد”. تخطط الشركة الآن لجمع 400 مليون جنيه إسترليني لبناء أول مصنع لتخزين طاقة الهواء السائل على نطاق تجاري في العالم بالقرب من مانشستر بحلول نهاية عام 2024. ستصنع مكونات المصنع إلى حد كبير من الفولاذ، مما يعني انخفاض الطلب على المواد الخطرة أو النادرة، مثل تلك المستخدمة في الحلول النووية أو التي تعمل بالبطاريات. إذا تسرب النبات، فسوف يتسرب الهواء. وعلى الرغم من التقلبات الهائلة في درجات الحرارة، فإن متطلبات الصيانة منخفضة، كما يقول بيرس. لا يزال، يحتاج إلى كسب المال. يقدر بيرس أن 3.5 تيراواط من الطاقة، كافية لتزويد مدينة ليفربول بالطاقة، ستضيع في عام 2022 لأن الشبكة لا يمكنها التعامل مع طاقة الرياح الزائدة.
عندما يحدث هذا، يتم الدفع لمزارع الرياح مقابل عدم العمل. باستخدام تقنية Highview، يمكن تخزين تلك الطاقة الزائدة. وبدلاً من ذلك، سيتم الدفع لشركة Highview مقابل ملء خزاناتها حيث سيكون القيام بذلك أرخص من سداد مزارع الرياح. وبعد ذلك، عندما يتجاوز الطلب العرض، يمكنه تشغيل التوربينات وتشغيل الشبكة. يقول: “يمكننا تزويدهم بالطلب المرن، ويمكننا أن نوفر لهم تخزينًا طويل المدى، حتى نتمكن من أن نصبح احتياطيًا استراتيجيًا للمملكة المتحدة”. ستبلغ قدرة مصنع هاي فيو في كارينغتون 30 ميغاواط ويخزن 300 ميغاواط ساعة من الكهرباء. يقول بيرس إن الشركة لديها 200 براءة اختراع للدفاع عن تقنيتها، رغم أنه يأمل ألا تحتاج إليها. “أنا لا أفقد النوم بشأن المنافسة، ببساطة لأن فرصة السوق كبيرة للغاية. كنا نتطلع إلى وضع معدات بقيمة 10 مليارات جنيه إسترليني على الأرض في المملكة المتحدة وحدها، ونحن أقل من 50 بالمائة من احتياجات تخزين الطاقة في المملكة المتحدة “.
انضم بيرس إلى Highview Power بعد 16 عامًا في شركة Inmarsat للأقمار الصناعية، وغادر عند شرائها. قبل ذلك كان شريكًا في شركة المحاماة Linklaters. يقول: “عندما رأيت هذه الشركة، كنت متحمسًا للغاية بوعدها”. تتنافس هذه التقنية مع الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ، والتي تستخدم الطاقة الزائدة لضخ المياه لأعلى، وإطلاقها عبر التوربينات لتوليد الكهرباء. يقول البروفيسور يولونغ دينغ من جامعة كامبريدج، الذي ابتكر تقنية تخزين طاقة الهواء السائل التي يتم تسويقها تجاريًا بواسطة Highview، يتمثل التحدي في أنك بحاجة إلى بحيرتين وبعض الجبال لتشغيل ضخ المياه، مما يجعلها غير مناسبة لمعظم أنحاء العالم. يقول البروفيسور دينغ: “يمكنك تخزين قدر أكبر بكثير من الطاقة ضمن حجم معين أو وزن معين مقارنة بالضخ المائي”. كما أن هناك القليل من التسرب، ربما أقل من 0.1 قطعة في اليوم، كما يقول. مثل المضخة المائية، هناك حاجة إلى إشعار قبل بضع دقائق لبدء الإنتاج، بينما تحتاج الشبكة إلى التغذية في غضون أجزاء من الثانية.
هذه فجوة يمكن ملؤها بواسطة حزم البطاريات، على الرغم من أن Highview تأمل في استخدام المكثفات الفائقة وتخزين الحدافة لتوفير الطاقة في هذه الأثناء. يقول بيرس إن الهيدروجين منافس آخر، لكن تخزينه بثمن بخس لا يزال بعيد المنال. حتى الآن، تلقت الشركة 10 ملايين جنيه إسترليني من الحكومة لبناء مصنعها في كارينجتون على خلفية نجاح نموذج أولي في بيلسورث. يقول بيرس إن جمع بقية الأموال يمثل تحديًا. “الأمر صعب للغاية لسببين. الأول هو هذه التكنولوجيا الجديدة “التي تميل إلى رفع سعر رأس المال. السبب الآخر هو أن مستثمري البنية التحتية يفضلون اتفاقيات الشراء طويلة الأجل التي يمكن الاعتماد عليها، مع دخل يمكن التنبؤ به، كما يقول، على الرغم من أنه يعتقد أنه سيكون من الممكن كسب المستثمرين بمجرد بناء المصنع التالي. “مع نضوج منتجنا، تم بناء المنتج الأول، وسوف نظهر أنه سيعمل. الأول مصمم لتحقيق الإيرادات ونعرض نموذج السوق يعمل “، كما يقول.
بمجرد حدوث ذلك، يأمل بيرس في جمع 10 مليارات جنيه إسترليني لبناء المزيد من المصانع في المملكة المتحدة كجزء من سوق تخزين طاقة أوسع قد تصل قيمته إلى 4 تريليونات دولار. تشمل المناطق المستهدفة في المملكة المتحدة هامبرسايد، بالقرب من مكان وصول كابلات الطاقة من توربينات الرياح البحرية إلى اليابسة، وأستراليا، التي تعاني من ارتفاع أسعار الغاز وفشل محطات الفحم. الحاجة تتزايد. يقول إن شبكات الطاقة في جميع أنحاء العالم مسؤولة عن حوالي ثلث الانبعاثات العالمية، مما يجعل الانتقال في شبكات الكهرباء لدينا “محوريًا للغاية لتحقيق قبضة لائقة للحد من آثار تغير المناخ”. “على الرغم من أنه من الواضح أن تنفيذ التخزين يعد تكلفة، إلا أن تكاليف المزج ستظل أقل ماديًا مما يدفعه المستهلكون والشركات مقابل الطاقة اليوم. قال بيرس “هناك فرصة حقيقية هنا”.
