ثلاثة احتياجات رئيسية لبطاريات تخزين الطاقة، وتُعد السلامة أهمها.
يُعتبر تخزين الطاقة الكهروكيميائي الشكل الرئيسي لتخزين الطاقة في أنظمة الطاقة المستقبلية، وتُمثل البطاريات وأنظمة تحويل الطاقة (PCS) أعلى قيمة وأعلى تحدٍ في سلسلة الصناعة، حيث يكمن المطلب الأساسي في توفير أعلى مستويات الأمان، وعمر تشغيلي طويل، وتكلفة منخفضة. ويُعد الأمان العامل الأهم في هذا الصدد. وقد أشار بعض خبراء الصناعة إلى أن محطات تخزين الطاقة الكهروكيميائية تشهد نموًا سريعًا، إلا أن مسألة الأمان تُشكل عائقًا أمام تطويرها على نطاق واسع. وقد دقّ انفجار محطة تخزين الطاقة في بكين ومشروع تخزين الطاقة التابع لشركة تسلا في أستراليا ناقوس الخطر في قطاع تخزين الطاقة.
تحقيقاً لهذه الغاية، تقترح "الآراء التوجيهية بشأن تسريع تطوير تخزين الطاقة الجديدة" وضع معايير تقنية السلامة ونظام إدارة متكامل، وتعزيز إدارة السلامة من الحرائق، والالتزام الصارم بمبدأ السلامة الأساسي؛ مع التركيز على جوانب السلامة العالية، والتكلفة المنخفضة، والموثوقية العالية، والعمر الطويل؛ وتعزيز سلامة أبحاث تكنولوجيا تخزين الطاقة الكهروكيميائية، وما إلى ذلك. وقد قامت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح، بالتعاون مع مجلس الطاقة الوطني، بتنظيم صياغة "التدابير المؤقتة للإدارة الآمنة لمحطات تخزين الطاقة الكهروكيميائية (مسودة)"، والتي عُرضت على المجتمع في 24 أغسطس/آب للاستشارة العامة، وذلك لتعزيز إدارة سلامة تخزين الطاقة.
مزايا بطارية نيكل-معدن هيدريد عالية الأمان وطويلة العمر
تُظهر بيانات جمعية صناعة البطاريات الصينية أن بطاريات النيكل-معدن الهيدريد تتميز بأمان عالٍ وعمر دورة طويل، حيث يتكون قطبها الموجب من كرات النيكل، بينما تُدعم المادة الفعالة للقطب السالب بسبيكة تخزين الهيدروجين، وهي مادة مستقرة نسبيًا. يتميز محلولها الإلكتروليتي المائي بخصائص جيدة لمقاومة اللهب، مما يمنع حدوث حوادث انفجار أو احتراق. تصل كثافة طاقة البطارية إلى 140 واط/كجم، وعمرها الافتراضي إلى 3000 دورة، مع إمكانية شحنها وتفريغها بشكل جزئي حتى 10000 مرة أو أكثر. كما يمكنها الحفاظ على معدل شحن وتفريغ عالٍ في بيئة تتراوح درجة حرارتها بين -40 درجة مئوية و60 درجة مئوية. بلغت مبيعات سيارات تويوتا الهجينة عالميًا أكثر من 18 مليون سيارة، وهي مجهزة على نطاق واسع ببطاريات هيدريد النيكل والمعدن، ولم تكن هناك حالة واحدة لحوادث احتراق البطارية، وقد تم التحقق بشكل كامل من سلامة البطارية العالية.
علاوة على ذلك، فإن شحن وتفريغ البطاريات عملية تحويل للطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، وتؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على التفاعل الكيميائي. تقع محطات تخزين الطاقة في الغالب في الهواء الطلق، وتتأثر معظم أنواع البطاريات بالبيئة ودرجة الحرارة، مما يحد من مواقع هذه المحطات ويضعف دورها في تخزين الطاقة. تتميز بطاريات هيدريد النيكل المعدني بكفاءة شحن وتفريغ ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة والعالية، مما يجعل مواقع محطات تخزين الطاقة أكثر مرونة وسهولة، ويحسن الأداء العام، وهو ما يمثل ميزة تنافسية في مختلف تقنيات البطاريات.
في الواقع، تُعدّ بطاريات هيدريد النيكل المعدني سابقةً في سوق تطبيقات تخزين الطاقة. ففي عام 2020، استثمر بنك الاستثمار الأوروبي 47 مليون يورو في شركة Nilar المتخصصة في تخزين الطاقة باستخدام بطاريات هيدريد النيكل المعدني. ومن المعلوم أن Nilar تُركّز على دمج وتخزين الطاقة المتجددة، وتوفير الطاقة الاحتياطية، وشحن المركبات الكهربائية. ويهدف هذا الاستثمار إلى تعزيز مكانة الشركة في سوق البطاريات المُدمجة للقطاعات السكنية والتجارية والصناعية، بالإضافة إلى أنظمة الشبكات الكهربائية والبنية التحتية. ووفقًا لمجلة Frontiers in Polymer Science، طوّر فريق البروفيسور يي كوي في جامعة ستانفورد بطارية هيدريد النيكل المعدني (Ni-MH) لتطبيقات الطاقة المتجددة والتخزين واسعة النطاق، وتتميز بعمر خدمة طويل للغاية، وانعدام خطر الحريق أو الهروب الحراري، وعدم الحاجة إلى صيانة دورية، وأداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة، وتكلفة منخفضة. سيقوم فريق كوي ببناء وحدة تجريبية بسعة تخزين تبلغ 2 ميغاواط في عام 2021، ويخطط لتوسيع سعتها إلى 20 ضعف هذا المقدار بحلول عام 2022.
تاريخ النشر: 24 أغسطس 2023
