تخزين الطاقة النظيفة
ابتكر باحثون ومهندسون فنلنديون طريقة جديدة لـ تخزين الطاقة النظيفة عبر الرمال لعدة أشهر في مدينة كانكانبا الفنلندية.
تعمل البطارية الرملية على تخزين الطاقة الحرارية عند درجة حرارة عالية قد تصل إلى 600 درجة مئوية، باستخدام الرمل أو مواد شبيهة كوسيط للتخزين.
تتكون البطارية من 100 طن من الرمال منخفضة الجودة في حاويات فولاذية معزولة حرارياً (4X7) متر، مع وجود أنابيب لتدفئة تلك الرمال، وتسخن الرمال باستخدام طاقة رخيصة كطاقة الرياح والطاقة الشمسية، نتيجة احتكاك التيارات الكهربائية معاً داخل الرمال أو أي مادة أخرى شبيهة.
تعمل الطاقة المتجددة على عملية تسمى “مقاومة التسخين”، حيث ترتفع درجة حرارة الهواء داخل الرمال فترتفع درجة حرارة الرمال إلى حوالي 600 درجة مئوية، ثم يدور هذا الهواء الساخن حول الرمال باستخدام مروحة من خلال أنابيب للتبادل الحراري.
تخزن البطارية الرملية 8 ميجاوات ساعة من الطاقة الحرارية، ويمكنها تفريغ 200 ميجاوات من تلك الطاقة، وهو ما يكفي لتوفير التدفئة والمياه الساخنة لمائة منزل ومسبح عام في كانكانبا.
اقرأ ايضا
تعد مشكلة بطاريات الليثيوم المستخدمة حالياً في أجهزة الكمبيوتر والهواتف الأساسية أنها تتحلل باستمرار، أما في البطارية الرملية فلا يوجد تفاعل كيميائي لذا فهي لا تتحلل.
كما أن بطارية الليثيوم لا تناسب التخزين على مدى واسع؛ لأنها قابلة للاشتعال وهو ما لا يحدث مع البطارية الرملية.
بالإضافة إلى ما سبق، فإن بطارية الليثيوم لها تأثير بيئي ضار أكبر بكثير من بطارية الرمل، فمع كل طن ينتج من الليثيوم المكرر ينبعث ما يعادل 3-9 طن من ثاني أكسيد الكربون طبقاً لطريقة استخراجه.
لكن وبالرغم مما سبق، فإن للبطارية الرملية عيوباً أيضاً، فالبطارية الرملية يمكنها تخزين طاقة أقل خمس إلى عشرة أضعاف ما يمكن للبطارية الكيميائية تخزينه.
ويعترف الفريق البحثي بهذا العيب، لكنهم يجادلون بأن البطارية الرملية هي الحل الأكثر فاعلية من حيث التكلفة، فهي أرخص ثماني إلى عشرة مرات من بطارية الليثيوم التي تخزن نفس كمية الطاقة. إذ يقول أحد هؤلاء الباحثين إن البطارية الرملية في كانكانبا التي تخزن 8 ميجاوات ساعة من الطاقة تكلفت 200 ألف دولار، بينما تكلفة بطارية الليثيوم التي تنتج نفس الكمية من الطاقة 1,600,000 ألف دولار، وهو ما يوضح فرق التكلفة الكبير بينهما.
وتعد البطارية الرملية مثالية لتدفئة البيوت في المناطق ذات الطقس البارد، بينما تنخفض كفائتها عند استخدامها لإعادة شحن الطاقة إلى شبكة الكهرباء بنسبة 30%. حتى تصبح البطارية الرملية قابلة للاستخدام على نطاق واسع، يتطلب ذات وجود طريقة لتحويل الطاقة الحرارية بالبطارية إلى كهرباء بكفاءة 75-80%.
تستخدم بعض الشركات الصناعية الطاقة الكهربائية لإنتاج الحرارة، فهناك بعض الصناعات التي تحتاج إلى هواء ساخن جداً، على سبيل المثال: 300 درجة مئوية للتجفيف، لذا يمكنهم الحصول على بطارية رملية تشحن طوال الليل، وبذلك تحمي تلك الشركات نفسها من تقلبات الأسعار ويصبح لديها مرونة في اختياراتها من الطاقة.
أنشأ هؤلاء الباحثون الفنلنديون شركة تسمى “الطاقة القطبية الليلية”، ويأمل هؤلاء الباحثون أن تصبح الشركة عالمية وتصنع بطاريات رملية في جميع أنحاء العالم خلال العام 2023 م. وتعمل الشركة حالياً على استبدال الرمل بمادة أخرى شبيهة غير قابلة للاشتعال، في الأماكن التي يوجد بها نقص في الرمال. كما يجري البحث في المنتجات الثانوية الناتجة عن الصناعات المختلفة، لمعرفة ما إذا كان بالإمكان استخدامها كبديل من عدمه.
المصدر:
https://polarnightenergy.fi/sand-battery
https://www.bbc.com/future/article/20221102-how-a-sand-battery-could-transform-clean-energy