الوسم: تخزين الطاقة المتجددة

وقّعت شركة هولو هو إنرجي الأميركية عقودًا لإنشاء 9 مشروعات لتخزين الطاقة الشمسية، مع المطورين وأصحاب العقارات في ولاية هاواي الأميركية، بقيمة إجمالية تبلغ 49.8 مليون دولار.

وأعلنت شركة “بوركس تكنولوجيز” الأميركية، المعنية بالحلول اللاسلكية لشبكات الجيل الخامس، والطاقة النظيفة المبتكرة -وهي الشركة الأم لشركة “هولو هو إنرجي”- أن 8 من 9 مشروعات ستُنفَّذ في جزيرة أواهو وواحدًا في جزيرة هاواي.

وأضافت “بوركس تكنولوجيز” أن تنفيذ مشروعات تخزين الطاقة سيبدأ في وقت مبكر من الربع الثالث من عام 2022 ويكتمل في عام 2023، وفقًا لما أوردته منصة “ياهو فاينانس”، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

تقنية مشاركة الطاقة
يشتري جميع المطورين وأصحاب العقارات في ولاية هاواي الأميركية أنظمة تخزين الطاقة الفريدة من نوعها من شركة “هولو هو إنرجي”، بما في ذلك نظام تخزين الطاقة الشمسية المتفرد بتقنية مشاركة الطاقة “Energy Share” لتطبيقات الوحدات السكنية متعددة المساكن.

وتتيح تقنية مشاركة الطاقة الفريدة لدى شركة “هولو هو إنرجي” توفير كهرباء أكثر بنسبة 25% باستخدام عدد قليل من البطاريات بنسبة 50%، وتفتح بالكامل سوق العقارات للوحدات متعددة المساكن غير المستغلة سابقًا، حسب بيانات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وقال الرئيس التنفيذي لشركة “بوركس تكنولوجيز” الأميركية، بات تشان: إنه بفضل هذه النتائج القوية للجهود التسويقية في الربع الثاني تمضي الشركة نحو توقيع عقود بأكثر من 140 مليون دولار هذا العام، متجاوزة توقعاتها السابقة البالغة 128 مليون دولار.

الحوكمة البيئية والاجتماعية
أضاف بات تشان أن هذه النتائج تبيّن أن إستراتيجية الشركة بشأن الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية يمكن أن تحقق مسار نمو قويًا إلى حد ما، معبرًا عن سعادته بأن تميز تقنية الشركة يلقى رواجًا في سوق الطاقة المتجددة.

وأكد أن هذه العقود الموقعة -مؤخرًا- في الربع الثاني تدلّ على وعي العملاء بمزايا شركة “هولو هو إنرجي” وعلى قدرتها على منافسة العديد من العلامات التجارية الأكثر شهرة منها.

وتوقّع أن تلقى القدرات التكنولوجية التنافسية للشركة ترحيبًا في السوق عندما يكلف المزيد من العملاء البارزين شركة هولو هو إنرجي، ومقرها ولاية ديلاوير الأميركية، بتوفير احتياجات تخزين الطاقة لديهم. كما توقع مشروعات إضافية تأتي من ولاية هاواي في الأرباع المقبلة، وكذلك من ولاية كاليفورنيا.

تشير الأبحاث والتطورات التكنولوجية إلى أن مشروعات تحلية المياه بالطاقة المتجددة ستغيّر مستقبل أنظمة المياه العالمية.

وفي هذا الإطار، بدأت الحكومات تتبنّى سياسات وحلولًا مبتكرة لاستغلال إمكاناتها الهائلة، وعلى رأسها المملكة العربية السعودية، التي تخطط لتطوير مشروع “نيوم” الطموح، أو “المستقبل الجديد”، بتكلفة تصل إلى 500 مليار دولار أميركي.

وستعتمد مدينة نيوم على الطاقة المتجددة بالكامل، وسيكون تحقيق الاستخدام الأمثل لقطاع المياه عنصرًا حاسمًا لتحلية المياه وتوفير إمدادات مياه مستدامة. ومن هذا المنطلق، قيّمت مجموعة من العلماء السعوديين أشكالًا مختلفة من الأنظمة، وخلصوا إلى أن الطاقة الشمسية -بالإضافة إلى التخزين- ستوفر أدنى تكلفة مستوية للطاقة، حسبما نشر موقع بي في ماغازين.

يأتي ذلك بعدما أعلنت شركة إينوا للطاقة والمياه والهيدروجين توقيعَ مذكرة تفاهم مع شركتي إتوتشو اليابانية، وفيوليا الفرنسية، لتطوير أول محطة لتحلية المياه بالطاقة المتجددة في مدينة نيوم، ومن المقرر أن تبدأ الإنتاج في عام 2024، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

تقنية تحلية المياه بالطاقة المتجددة
وفقًا لدراسة جديدة أجرتها جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كيه إيه يو إس تي)، ستؤدي تحلية المياه بالطاقة المتجددة دورًا رئيسًا في مدينة نيوم. وسيكون من الأمور الحاسمة لتوفير إمدادات مياه مستدامة من خلال ترشيد الطاقة أو إدارة الطلب على الطاقة (دي إس إم).

وقال العلماء: “يقترح هذا العمل نموذج التحسين المشترك للتوليد والانتشار متعدد المدد (2020-2029) لنظام يأخذ في الحسبان قرارات الاستثمار والتشغيل لقطاعي الكهرباء والمياه في ظل عدم اليقين”.

ويلائم النموذج معدلات الانتشار العالية لمصادر الطاقة المتجددة، ويتّسم بالمرونة من خلال تخزين المياه، والبطاريات، وترشيد الطاقة، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة. ويرتكز النموذج على ربط خط نقل بقدرة 4 غيغاواط بشبكة الكهرباء السعودية الحالية لدراسة التكاليف وإضفاء مرونة للنظام المقترن بالكهرباء والمياه.

كما قسّم العلماء مدينة نيوم إلى 9 نقاط تقاطع، إلى جانب تقييم 4 تقنيات محتملة لتوليد الكهرباء: توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (سي سي جي تي)، والخلايا الكهروضوئية (بي في)، والطاقة الشمسية المركزة (سي إس بي)، وتوربينات الرياح البرية، بالإضافة إلى تخزين البطاريات والتخزين بالضخ المائي (الهيدروليكي).

وأوضح العلماء أنهم يدرسون إنشاء 14 خط نقل محتملًا مع توازن عقدي لضمان تلبية العرض للطلب، ويفترضون أن تحلية المياه بالتناضج العكسي وخزانات المياه هما التقنيتان الرئيستان لمرافق التحلية.

الطاقة المتجددة والتخزين
بالنظر إلى أن تحلية المياه يمكن أن تمثّل نسبة كبيرة من استهلاك الكهرباء في الشرق الأوسط، تتوقع الدراسة أن تمثّل تحلية المياه بالطاقة المتجددة قرابة 20% من إجمالي استهلاك الكهرباء في نيوم. وقدّم الباحثون نتائج لـ4 حالات عمل، إذ يعتقدون أن تشغيل نظام تحلية المياه سيقتصر على الطاقة الشمسية (الكهروضوئية فقط) بالإضافة إلى التخزين، إلى جانب نظام يعتمد على طاقة الرياح بالإضافة إلى التخزين.

وتناول الباحثون -أيضًا- نظامًا يعتمد على مصادر مختلفة للطاقة المتجددة، بما في ذلك الطاقة الشمسية المركزة، مع عدم أخذ توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (سي سي جي تي) في الحسبان، فضلًا عن نظام يمكنه الاعتماد على الاتصال الحالي بالشبكة السعودية.

وفي كل حالة، قارن العلماء بين إستراتيجيتين، إذ استخدموا نهجًا مستقلًا يستهدف التخطيط لاستثمارات قطاعي الكهرباء والمياه بشكل منفصل، ونهج التحسين المشترك، إذ يكون كلا القطاعين على دراية بقراراتهما، ويقومان بتعديلها وفقًا لذلك.

توفير في التكلفة
أظهر النهج الثاني انخفاضًا في إجمالي القدرة الاستثمارية لقطاع الكهرباء. وبموجب الدراسة، يسمح التحسين المشترك بخفض ذروة الطلب، عن طريق تحويل استهلاك الكهرباء المطلوب من قبل قطاع المياه إلى أوقات أخرى خلال العام. وقال الباحثون: “تحقق أنظمة الرياح والخلايا الكهروضوئية وفورات أكبر، ففي هذه الحالات، تكون سعة التوليد أكبر بكثير من الطلب على الكهرباء في أيّ ساعة محددة؛ لأن هذه الأنظمة تعمل على توليد ما يكفي من الكهرباء لتلبية الطلب والتخزين للاستخدام في المستقبل”.

وأوضح الباحثون أنه في حالة الطاقة الكهروضوئية فقط أدت إلى زيادة كبيرة بإجمالي سعة تحلية المياه، ويتطلب نموذج الطاقة الكهروضوئية المحسّن المشترك قرابة 41% من قدرة تحلية المياه بالتناضح العكسي أكثر من النهج المستقل، كما شهدت زيادة بنسبة 4% في سعة تخزين المياه.

وأشاروا إلى أنه على الرغم من الزيادة في تكاليف قطاع المياه، فإن التكلفة الإجمالية للنظام بأكمله انخفضت لجميع الحالات. وتوصلت الدراسة إلى أن التكلفة المستوية للكهرباء من الخلايا الكهروضوئية فقط كانت 47.90 دولارً أميركيًا/ميغاواط/ساعة، بينما تكلفة الرياح فقط وصلت إلى 134.07 دولارًا أميركيًا/ميغاواط/ساعة.

ووفقًا للباحثين: “أدى التحسين المشترك للقطاعين إلى انخفاض بنسبة 4% و7% في التكلفة المستوية للطاقة لكل منهما”. ويرون أن النتائج توفر نظرة ثاقبة للأنظمة الأخرى ذات الظروف الجوية المماثلة، أو مدى توافر المواد المتجددة، أو الحاجة إلى تحلية المياه. وتشمل هذه المناطق، المنطقة الجنوبية الغربية من الولايات المتحدة، وأجزاء من أستراليا، وتشيلي، وجنوب أفريقيا، ومنطقة الشرق الأوسط، وشمال أفريقيا.

انخفضت تكلفة توليد الطاقة المتجددة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بشكل كبير على مر السنين، وهي حاليًا مماثلة، إن لم تكن أرخص، من الطاقة المولدة من الوقود الأحفوري. إذن، لماذا لم يتم الاستيلاء بالكامل على قطاع الطاقة؟ والسبب في ذلك هو أنه عندما يتعلق الأمر بالطاقة المتجددة، فهناك تكلفة إضافية لا تمتلكها محطات الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري، ويجب أيضًا مراعاة ذلك.

تعمل جميع أجهزتنا بالطاقة على شكل تيار كهربائي، ومع ذلك لا يمكن الاحتفاظ بالتيار كتيار لأنه يطلق طاقته على شكل حرارة أثناء مروره عبر الأسلاك. (الموصلات الفائقة ليس لها مقاومة وبالتالي لا تفقد الحرارة، ولكن الاستخدامات العملية بعيدة في المستقبل.) في جميع الأوقات، يجب أن يلبي الإنتاج الحالي الاستهلاك الحالي تمامًا. شبكة الكهرباء هي أعجوبة هندسية رائعة تفعل هذا بالضبط. لدينا العديد من محطات الطاقة التي تضع الطاقة في الشبكة، والتي يتم توزيعها بعد ذلك عبر منطقة تغطية النظام إلى أي مكان مطلوب في ذلك الوقت. في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، خلال أشهر الصيف، يتم توصيل الكهرباء إلى المناطق الجنوبية الحارة في البلاد لتلبية الطلب المتزايد على أجهزة تكييف الهواء.

في مطلع القرن العشرين، كان لدى الولايات المتحدة أكثر من 4000 مرفق، كل منها يخدم منطقة صغيرة. ومع ذلك، فقد تم ربطهما في النهاية، ولدى الولايات المتحدة حاليًا شبكتان رئيسيتان، الشرقية والغربية، مع وجود شبكتها الخاصة التي لا ترتبط بالشبكتين الأخريين في تكساس. هذا هو ما تسبب في مشاكل تكساس في فبراير 2021 عندما ألحقت موجة برد الضرر بمصدر الطاقة الخاص بها، مما تسبب في فقدان مناطق شاسعة من الولاية للطاقة وعدم القدرة على الحصول على الطاقة من النظامين الآخرين للتعويض.

لتحقيق التوازن الحالي لحظة بلحظة في الشبكة بين الإنتاج والاستهلاك الحاليين، يجب أن يكون المرء قادرًا على إدارة كمية التيار الكهربائي المتولد، وزيادته عندما يكون الطلب مرتفعًا وخفضه عندما يكون الطلب منخفضًا. وهنا تتفوق مخططات الوقود الأحفوري. إنها في الغالب منشآت تعمل بالفحم والغاز، ويمكن التحكم في مستويات الإنتاج بسهولة عن طريق حرق وقود أكثر أو أقل.

ليس الأمر كذلك مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والتي تخضع لمتغيرات خارجة عن إرادتنا. قد تخلق الكثير من الطاقة غير المكلفة في الأيام الساطعة والرياح، والتي يمكن أن تتجاوز الطلبات، لكن الإنتاج ينخفض بشكل كبير في الليل أو في الأيام الهادئة. لذلك، مع مصادر الطاقة المتجددة، فإن الخطوة الإضافية هي اكتشاف طرق لتخزين الطاقة الفائضة التي تم إنشاؤها خلال فترات ذروة الإنتاج بحيث يمكن إطلاقها عندما يتباطأ الإنتاج. هذه صعوبة لا تواجهها منشآت الوقود الأحفوري حيث يتم تخزين الطاقة في الفحم والغاز ولا يتم استخدامها إلا عند الحاجة إليها.

يركز الكثير من الأبحاث الحالية على اكتشاف طرق لتخزين الطاقة المتجددة بثمن بخس عن طريق تحويل الطاقة الحالية إلى أشكال مختلفة يمكن إطلاقها حسب الحاجة. وكلما زاد اعتماد المرء على الطاقة المتجددة، زادت أهمية تطوير تخزين كبير الحجم للتعويض عن تقلبات العرض.

 

ولكن ماذا لو لم تكن هناك حاجة لتخزين الطاقة؟

لن تكون هناك حاجة للاعتماد على تكنولوجيا البطاريات المكلفة وغير الفعالة إذا لم تكن مطلوبة لتخزين الطاقة المتجددة. تصبح البطاريات أكثر تعقيدًا يومًا بعد يوم، وقد يأتي يوم في التاريخ يبدو أن تخزين كميات لا نهائية من الطاقة سيكون بمثابة لعب للأطفال. في غضون ذلك، يوجه اكتشاف عام 2015 البشرية نحو مستقبل يكون فيه الوقود الأحفوري عديم الفائدة تمامًا. على الرغم من أن اكتشاف أن النيوترينو لها كتلة تم إجراؤه قبل 7 سنوات بواسطة علماء في اليابان وكندا في نفس الوقت قد غيّر بالفعل مشهد أبحاث الطاقة. من أجل تسخير قوة مليارات الجسيمات الأثيرية التي تصل إلى كوكبنا كل يوم، نحتاج إلى التكنولوجيا الصحيحة.

على الرغم من أنه قد يبدو خيالًا علميًا، فقد تم بالفعل إنشاء التكنولوجيا لجمع كتلة النيوترينو المتنقلة وغيرها من الإشعاعات غير المرئية في شكل طاقة حركية وتحويلها إلى كهرباء. لقد ثبت أن هذا المفهوم يعمل في إعدادات المختبر، والخطوة الوحيدة المتبقية هي جعل تكنولوجيا النيوترينو فولتيك مناسبة للاستخدام العام. نظرًا لأن النيوترينو لا تتوقف أبدًا عن الانتقال إلى الأرض، فلا داعي لتخزين الطاقة الناتجة عن تدفقها المستمر. في حين أن كمية الطاقة الكهربائية التي يتم الحصول عليها من النيوترينو وغيرها من الإشعاعات غير المرئية لا تزال ضئيلة، تزداد قوة النيوترينو فولتيك بنفس المعدل الذي أصبحت فيه الأجهزة الإلكترونية والهواتف المحمولة وحتى الآلات الثقيلة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

 

تحرير تقنيات الطاقة المعتمدة على التخزين

تتمتع تكنولوجيا النيوترينو فولتيك بالقدرة على تخفيف عبء مصادر الطاقة المتجددة المعتمدة على التخزين حتى لو تم استخدامها على نطاق متواضع. في حالة شبكة الطاقة المتجددة، إذا كانت طاقة النيوترينو توفر فقط 10٪ من إجمالي متطلبات الطاقة، فهذا يعني أن 10٪ من كهرباء هذا النظام لن تضطر إلى تخزينها في بطاريات.

اللامركزية هي الجمال الأساسي للتكنولوجيا النيوترينو فولتيك. في حين أن الطاقة الكهربائية المنتجة من الوقود الأحفوري لا يمكن إنشاؤها إلا في المناطق الوسطى، ومعظم المساكن تفتقر إلى الألواح الشمسية أو مزارع الرياح، فإن لأجهزة النيوترينو فولتيك صغيرة بما يكفي لإدخالها مباشرة في الهواتف المحمولة والأجهزة والمركبات والأدوات الأخرى المستهلكة للطاقة. ليست هناك حاجة لتبديد الطاقة عن طريق نقلها عبر المدينة باستخدام طاقة النيوترينو.

حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة والرياح لا تهب، يمكن إنشاء طاقة النيوترينو باستمرار. نظرًا لأن النيوترينو تنتقل عمليًا عبر كل مادة مصنعة وطبيعية ذات مقاومة قليلة، يمكن تركيب أجهزة النيوترينو فولتيك في الداخل والخارج، وكذلك تحت الماء، مما يجعلها شديدة التنوع. تستمر النيوترينو في التنقل إلى الأرض بشكل مستقل عن الظروف المناخية، مما يجعل تكنولوجيا النيوترينو فولتيك أول ابتكار إنساني مستدام بالكامل في مجال الطاقة.

 

إضاءة مستقبل الإنسانية

أثبتت مجموعة نيوترينو للطاقة، التي أسسها هولجر ثورستن شوبارت ، عالم الرياضيات الرائد وعالم الطاقة، نفسها في طليعة تطوير حلول الطاقة النظيفة في المستقبل. بدأت كتعاون بين الشركات الأمريكية والألمانية، لكنها نمت لتصبح منظمة أكبر بكثير تضم الآن شركات وعلماء من جميع أنحاء العالم. لقد تجاوز هذا التعاون الرائع الحدود الوطنية في سعيه لتوفير حلول الطاقة لصالح جميع الناس على هذا الكوكب.

بفضل جهود مجموعة نيوترينو للطاقة، أصبح لدى البشرية الآن إجابة طال انتظارها ويمكن الاعتماد عليها لقضية الطاقة الحالية، والتي لم يكن من الممكن تصورها في السابق. خلايا النيوترينو فولتيك هي المستقبل، وتفي مجموعة الطاقة النيوترينو بوعودها اليوم.