[ad_1]
تخيل لبنة عملاقة مليئة بالأوساخ المضغوطة بشدة. بحجم شاحنة بيك أب ولكن – بوزن 24 طناً – أثقل بحوالي خمس مرات. المصعد الذي يعمل بألواح شمسية أو توربينات الرياح يرفعه على ارتفاع 300 قدم فوق جانب مبنى ضخم. عربة تخزنها بالداخل ، لكنها ليست وحدها. يقوم نظام آلي برفع وتخزين مئات الطوب الأخرى ، مثل حلوى بيز العملاقة ، حيث تشرق الشمس وتهب الرياح.
تخيل الآن أن نظام التحكم في المبنى يخفض مئات الطوب واحدًا تلو الآخر ، ويدور مولدات الطاقة الكهربائية في هذه العملية. إنها تنخفض كل مساء مع ارتفاع الطلب على الطاقة ولكن إنتاج الألواح الشمسية يتلاشى.
في الواقع ، المبنى المليء بالطوب عبارة عن بطارية عملاقة تخزن الطاقة بالجاذبية بدلاً من الكيمياء.
تعد بطاريات الجاذبية حلاً هامًا محتملًا لمشكلة حرجة في ثورة الطاقة الخضراء: التأكد من توفر الكهرباء عندما نحتاج إليها ، وليس فقط خلال الأوقات التي تزودها فيها الشمس والرياح.
وهي ليست مجرد فكرة. مع وجود موقعين قيد الإنشاء – أحدهما في Rudong ، الصين ، شمال شنغهاي مباشرة ، والآخر في Snyder ، تكساس ، على بعد حوالي 250 ميلاً غرب دالاس – ستبدأ شركة Energy Vault الناشئة في اختبار جدوى تقنية تخزين الجاذبية. قام طيار سابق بتوليد 5 ميغاواط من الطاقة ، لكن هذين المرفقين والخلفاء المتوقعين سيظهرون ما إذا كان تخزين الجاذبية اقتصاديًا وفعالًا بما يكفي للعمل على نطاق واسع.
القوة عندما تغرب الشمس
قد تعتقد أن وضع الألواح الشمسية على سطح منزلك سيساعد في مكافحة تغير المناخ ، ولكن بدون أي شكل من أشكال تخزين الطاقة في منزلك أو على الشبكة ، فمن المحتمل أن تعتمد على الغاز المنبعث من ثاني أكسيد الكربون ومحطات توليد الطاقة بالفحم لتشغيل أضواء منزلك ، تلفزيون وغسالة صحون عند غروب الشمس.
اختبرت Energy Vault تقنيتها على نطاق أصغر في سويسرا ، حيث يقع المقر الرئيسي للشركة التي تضم 170 شخصًا. نظاما EVx قيد الإنشاء أكبر بكثير. يقع النظام الصيني ، الذي تم إنشاؤه لصالح شركة China Tianying لإدارة النفايات وإعادة التدوير ، في مبنى يبلغ ارتفاعه 400 قدم وستكون سعة تخزين الطاقة فيه 100 ميغاواط / ساعة. هذا يكفي لتشغيل 3400 منزل ليوم كامل ، ويجب أن يكتمل النظام بحلول يونيو. سيوفر نظام تكساس ، في مبنى يبلغ ارتفاعه 460 قدمًا (ولكن أضيق) ، لشركة الطاقة Enel قدرة 36 ميجاوات في الساعة.
تولد الألواح الشمسية وتوربينات الرياح الآن طاقة أرخص من محطات الفحم والغاز الطبيعي ، مما يجعلها خيارًا واضحًا في الدفع لاستبدال الوقود الأحفوري. انخفضت تكاليف الطاقة الشمسية بنسبة 83٪ من عام 2009 إلى عام 2023 وانخفضت تكاليف الرياح بنسبة 63٪ خلال نفس الفترة ، وفقًا لتتبع من شركة لازارد للاستشارات الاستثمارية وإدارة الأصول. ولكن في أجزاء كثيرة من البلاد ، غالبًا ما توفر الألواح الشمسية الجديدة وفرة من الطاقة خلال منتصف النهار دون المساعدة في المساء.
عدم التطابق بين إنتاج الطاقة واستخدام الطاقة مسؤول عن “منحنى البط” سيء السمعة
، “رسم بياني على شكل طائر يُظهر التباين المتزايد مع مرور كل عام. هذا التباين يجعل من الصعب على المرافق التكيف مع التغيرات السريعة في الطلب ويعني مصادر الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي” محطات الذروة “التي تزود الطاقة في المساء.
قال روبرت بيكوني ، الرئيس التنفيذي لشركة Energy Vault: “إذا أردنا أن نفطم أنفسنا أكثر فأكثر عن الوقود الأحفوري واستبدلنا ذلك بتوليد متجدد متقطع ، فإن الطريقة الوحيدة لحل ذلك هي التخزين”.
إن Energy Vault ليس وحده. قامت شركة ناشئة أخرى ، Gravitricity ، ببناء نظام تجريبي بقدرة 250 كيلو وات وتخطط لنظام أكبر من 4 ميجاوات إلى 8 ميجاوات في عمود منجم غير مستخدم.
تكلفة تخزين الطاقة هي المفتاح
تخزين الجاذبية هو مجرد طريقة واحدة لتخفيف اندفاعات الرياح والطاقة الشمسية. البطاريات الكبيرة مثل Tesla Megapacks – إصدارات ذات نطاق صناعي من نفس البطاريات التي تشغل هاتفك أو سيارتك الكهربائية – شائعة بشكل متزايد في شبكة الطاقة. تم استخدام “ضخ الماء” ، وهو شكل قديم من بطاريات الجاذبية التي تضخ المياه إلى خزان مرتفع ثم يولد الطاقة عندما يتدفق إلى أسفل المنحدرات ، منذ عقود ولكنه يجذب اهتمامًا جديدًا. تشمل الطرق الأخرى ملء الغرف تحت الأرض بالهواء المضغوط ، وتخزين الهيدروجين الذي يعمل لاحقًا على تشغيل خلايا الوقود ، وتطوير أنواع مختلفة من البطاريات ، مثل بطاريات الزنك وبطاريات التدفق.
ستكون التكلفة عاملاً رئيسياً في تحديد تقنية التخزين السائدة ، بما في ذلك التصنيع الأولي والعمليات المستمرة.
وقالت سيلين لو ، محللة الطاقة في شركة كلينتك جروب للاستشارات: “في نهاية اليوم ، سينخفض كل شيء إلى السعر”. وقالت إنه بالنسبة لتخزين الجاذبية ، لا تزال الأسئلة حول التكلفة الإجمالية قائمة.
في الواقع ، خلصت دراسة أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية عام 2022 إلى أن تخزين طاقة الجاذبية مكلف نسبيًا في المنشآت الأصغر. حيث تكون أكثر اقتصادا في الأنظمة عالية السعة التي تولد الطاقة لفترات زمنية طويلة نسبيًا – 10 ساعات أو أكثر.
لم تكشف Energy Vault عن تكلفة النظامين قيد الإنشاء ، لكنها توافق على أن التكنولوجيا تقدم مزايا لاحتياجات الطاقة طويلة الأمد.
طول العمر هو عامل تكلفة على مدى عمر المصنع. تفقد البطاريات سعتها مع الاستخدام ، بالطريقة نفسها التي لا يعمل بها هاتفك لفترة طويلة بعد عامين من الملكية ، ولكن يمكن الحفاظ على مكونات تخزين الجاذبية ، مثل البكرات والمولدات.
قال ماركو تيروزين ، مهندس ميكانيكي ورئيس قسم المنتجات التجارية في Energy Vault: “مفتاح عرض القيمة لدينا هو عدم تدهور وسيط التخزين”. “نحن نقدم ضمانًا على النظام لمدة 35 عامًا على الأقل.”
على الرغم من أن Energy Vault قد اتخذت خطواتها الأولى فقط في إثبات قيمة التكنولوجيا ، فقد خلص اثنان من العملاء إلى أنها تستحق الدفع مقابل اليوم. وقالت الشركة إن نظام 100 ميجاوات في الساعة في الصين هو الأول فقط هناك. تتوقع الدولة تمويل 4 جيجاوات أخرى إلى 6 جيجاوات ساعة لاحقًا – بزيادة 40 إلى 60 مرة عن المصنع الأولي.
كيف يعمل EVx الخاص بـ Energy Vault
نظام التخزين EVx للجاذبية من Energy Vault عبارة عن مبنى مستطيل عملاق يعمل تلقائيًا إلى حد كبير. وإليك كيف يعمل.
يبلغ قياس الطوب في قلب النظام 3.5 × 2.7 × 1.3 متر (حوالي 11 × 9 × 4 أقدام) ويزن 24 طنًا متريًا. إنها مصنوعة من 99٪ أوساخ مضغوطة مع بعض الماء ومزيج بوليمر لتثبيتها باستخدام وصفة من شركة مواد البناء المكسيكية Cemex. إنها أكثر كثافة بـ 2.4 مرة من الماء ونفس الخرسانة تقريبًا.
يتم تخزين الطوب جنبًا إلى جنب داخل المبنى ، مثل قطع الدومينو المحشورة معًا. قبل رفعها أو إنزالها ، يقوم نظام الترولي بنقل كل لبنة وتدويرها إلى المصعد.
يوجد الطوب في أعلى ثمانية مستويات من المبنى لتخزين الطاقة وتنزل إلى المستويات الثمانية السفلية المقابلة لتوليد الطاقة. قال تروزين إن كل طوبة ، تنخفض بسرعة 1.9 مترًا في الثانية (6.23 قدمًا) ، تبلغ حوالي ميغاواط. هذا يكفي لتشغيل 2000 ثلاجة.
بمجرد أن يصل كل لبنة إلى القاع ، يتم نقلها آليًا إلى نظام الترولي وتحرك نحو وسط المبنى.
إن جعل المبنى أطول ، مع مسارات أطول للعربة ، يعني أنه يمكن تخزين المزيد من الطوب لساعات أطول من توليد الطاقة. إن جعل المبنى أوسع ، مع المزيد من المصاعد ، يعني أن النظام يمكن أن يولد أعلى معدل طاقة.
فيما يتعلق بالكفاءة ، تضمن Energy Vault أن أنظمة EVx ستولد ما لا يقل عن 80٪ من الطاقة المطلوبة لرفع الطوب وتحريكه ، بما في ذلك عوامل مثل الاحتكاك. هذه الكفاءة الإجمالية قابلة للمقارنة مع ضخ المياه.
إن مفتاح عمل Energy Vault هو نظام التحكم الذي يقرر متى وأين يتم وضع الطوب من أجل التخزين الأمثل وحتى إنتاج الطاقة.
قال بيل جروس ، الرئيس التنفيذي لشركة Idealabs والشريك المؤسس لشركة Energy Vault ، متحدثًا في مؤتمر Techonomy Climate في مارس: “بينما نقوم بإبطاء سرعة واحدة في الأسفل ، يتم تحميل المرحلة التالية وتبدأ في التسارع”.
سيكون الحد الأقصى للإنتاج 25 ميجاوات في نظام الصين و 18 ميجاوات في نظام تكساس.
التغلب على تحديات تخزين الجاذبية
استقرت Energy Vault على تصميمها الحالي بعد تقييم العديد من الخيارات الأخرى – الحصى في العربات ، والمياه في الخزانات ، والكتل الخرسانية المعلقة من الرافعات.
تم تصميم EVx للتغلب على مشاكل تلك التصميمات. إنه مقاوم للعوامل الجوية ، مما يعني أن الطوب لا يبتل أو يتطاير ، على سبيل المثال.
لا تضع Energy Vault كل بيض تخزين الطاقة في سلة الجاذبية. قد ينتج عن عقد مع شركة باسيفيك للغاز والكهرباء في كاليفورنيا نظام لتزويد مدينة كاليستوجا بالطاقة لمدة تصل إلى 48 ساعة بمزيج من خلايا وقود الهيدروجين والبطاريات. وقال تيروزين إن الأنظمة الهجينة ذات الجاذبية وتخزين البطاريات منطقية أيضًا ، لأن البطاريات يمكن أن تستجيب بسرعة كبيرة للزيادة أو النقصان.
مع توجه مصانع Energy Vault إلى مرحلة الإنتاج ، يجب أن نبدأ في تكوين فكرة أفضل هذا العام عن مدى جودة عمل تخزين الجاذبية. قال قانون مجموعة Cleantech: “سيكون هذا عامًا حاسمًا لشركة Energy Vault”. “والدليل أن يكون في الحلوى.”
الشركة ليست مربحة ، حيث سجلت خسارة صافية قدرها 78 مليون دولار لعام 2022 من إيرادات قدرها 146 مليون دولار. وتراجع سهمها بنسبة 89٪ خلال العام الماضي ، وهو مصير عانى منه العديد من الشركات الناشئة بسبب المشاكل الاقتصادية والمستثمرين المتشككين.
Piconi من Energy Vault مقتنع بأن الشركة تسير على الطريق الصحيح نحو جعل تخزين الطاقة أكثر اقتصادا ، على الرغم من ذلك.
وقال بيكوني: “طاقة الرياح والطاقة الشمسية أرخص بكثير من الوقود الأحفوري الآن … المشكلة هي أن التخزين عادة ما يكون 10 إلى 15 ضعف ذلك”. “علينا أن نصل إلى هناك”.
تصحيح الساعة ٩:٢٦ صباحًا بتوقيت المحيط الهادئ: نسخة سابقة من هذه القصة أخطأت في ذكر النتائج المالية لشركة Energy Vault لعام 2022. وسجلت خسارة صافية قدرها 78 مليون دولار في إيرادات قدرها 146 مليون دولار.
[ad_2]
