بينما يتطلع العالم إلى مستقبل الطاقة المتجددة، يصبح تخزين الطاقة مصدر قلق لأنه مع مصادر الطاقة المتجددة، لا يكون العرض والطلب دائمًا في حالة توازن.

لا تتوفر مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والشمس دائمًا عندما يحتاج المستهلكون إلى الطاقة، حيث تُهدر الطاقة الزائدة التي لا يمكن استخدامها على الفور ما لم يتم تخزينها.

ومع ذلك، قد يكون تخزين الطاقة مكلفًا، ولهذا تستخدم بعض المرافق محطات تحرق الوقود الأحفوري لتعويض الفارق خلال أوقات ذروة الطلب، إلّا أن هذه المحطات تعمل بكفاءة أكبر عندما تكون بكامل طاقتها، ويمكن أن يؤدي استخدام هذه المحطات لإعادة توزيع الطاقة إلى المزيد من التلوث.

تعتبر البطاريات الكيميائية مفيدة للسيارات الكهربائية ولكنها قد لا تكون الخيار الأفضل لشركات الإمداد، كما يمكن أن تكون دورات حياة البطاريات الكيميائية قصيرة أيضًا، فعلى سبيل المثال تدوم بطاريات أيونات الليثيوم حوالي خمس إلى عشر سنوات. وتعد مكلفة كما أن المعادن المستخدمة في تصنيعها تثير قضايا جغرافية سياسية وأخرى متعلقة بحقوق الإنسان.

إذًا فنحن بحاجة لإيجاد مواد أخرى.
فيما يلي ست مواد وطرق مبتكرة قد نستخدمها بدلًا من ذلك:

التخزين بضخ الماء

لا تُعتبر هذه فكرة جديدة: فقد استُخدم التخزين بالضخ منذ أوائل القرن العشرين، فقد استخدمَ التخزين بالضخ قديمًا الوقود الأحفوري لنقل المياه من خزان سفلي إلى خزان أعلى خلال ساعات الركود عندما تكون تلك الطاقة أرخص. وتعيد الجاذبية بعد ذلك المياه إلى الخزان السفلي عند الحاجة إلى الطاقة، مما يؤدي إلى تشغيل التوربينات أثناء تدفقها. ويمكن لمثل هذه الأنظمة اليوم أن تستبدل الطاقة المولدة من الوقود الأحفوري بالطاقة المتجددة. تُعتبر هذه الطريقة الأكثر شيوعًا لتخزين الكهرباء في يومنا الحالي وتمثل طريقة تخزين الطاقة المستخدمة بنسبة 93 بالمائة على مستوى المرافق في الولايات المتحدة.

بطاريات الجاذبية

كما هو الحال مع نظام تخزين الضخ، تستخدم هذه الطريقة الطاقة المتجددة لرفع الجسم من مستوى سفلي إلى مستوى أعلى، ثم تولد كتلته الثقيلة طاقة وضع الجاذبية بدلًا من الماء، وعندما تكون هناك حاجة إلى الطاقة، تنخفض الكتلة ببطء ويتحول المحرك الذي رفعه في المقام الأول إلى وضع المولد وتُرسَل الطاقة إلى المستهلك. تعتمد كمية الطاقة المولَّدة ومدة توليدها على ارتفاع ووزن الرفع. تبحث إحدى الشركات التي تعمل بهذه التكنولوجيا، وهي “غرافيتريسيتي” في إسكتلندا، فيما يتعلق باستخدام المناجم العميقة التي توقف تشغيلها لتخزين طاقة الجاذبية. وتُقدر الشركة عدد المناجم التي يمكن إعادة استخدامها لتخزين الطاقة بحوالي 14000 حول العالمبينما يتطلع العالم إلى مستقبل الطاقة المتجددة، يصبح تخزين الطاقة مصدر قلق لأنه مع مصادر الطاقة المتجددة، لا يكون العرض والطلب دائمًا في حالة توازن.

عجلة الموازنة

يمكن أن تكون عجلة الموازنة بسيطة مثل نظام الطاقة في سيارة الأطفال الصغيرة التي تعمل الاحتكاك أو معقدة مثل نظام “جي تو” التابع لناسا لتخزين الطاقة في مركبة فضائية. تعتبر عجلة الموازنة بطارية ميكانيكية ثقيلة الوزن تدور حول محور، حيث يمكن تخزين الطاقة عند دوران العجلة بسرعة كافية. تقيد هذه العملية عوامل الاحتكاك ومقدار القوة التي يمكن أن تتحملها العجلة قبل أن تنكسر.

البطاريات الرملية

تستخدم بطارية الرمل أو مادة شبيهة بها وتُسخّن إلى درجات حرارة أعلى بكثير من درجة غليان الماء – حوالي 500 درجة مئوية. ويلتقط الهواء البارد المنبعث عبر الأنابيب في منشأة التخزين، الحرارة ويمكن استخدامه على سبيل المثال، لتحويل الماء إلى بخار صناعي، تستخدم أول بطارية رملية تجارية في فنلندا حوالي 100 طن من الرمال منخفضة الجودة لتدفئة المنازل والمكاتب والمسابح الخاصة بالبلدية على مدار العام، ويقول مطوروها أن الرمال يمكن أن تحتفظ بحرارتها لعدة أشهر.

التخزين الديناميكي الحراري باستخدام الهواء المضغوط

يستخدم هذا النظام الطاقة الكهربائية لتكوين هواء مضغوط ذو ضغط عالي، والذي يمكن إطلاقه لاحقًا لتشغيل مولد توربيني. تتواجد الأشكال كبيرة النطاق لهذه الأنظمة عادة في الكهوف، ويُعتبر تخزين طاقة الهواء المضغوط تحت الماء أحد أشكال نظام التخزين، والذي يستفيد من ضغط الماء الثابت ويمكن أن يكون مفيدًا للمواقع الساحلية.

بطاريات خشبية

تتكون الشجرة بنسبة 30% – اعتمادًا على نوعها – من الليغنين، وهو الغراء الذي يربط ألياف السليلوز بعضها ببعض. يحتوي بوليمر الليغنين أيضًا على الكربون، والذي اتضح أنه مادة رائعة للقطب الموجب من البطارية.

تمتلك ستورا آنسو في فنلندا الكثير من الأشجار: فهي تًصنف كواحدة من أكبر مالكي الغابات الخاصة في العالم.

ووفقًا لبي بي سي، يقول مهندسو الشركة أنهم قادرون على استخراج الليغنين الذي يحتاجونه من مخلفات اللب التي تنتجها الشركة بالفعل.

دخلت ستورا آنسو في شراكة مع شركة “نورث فولت” السويدية لإنشاء بطاريات مستمدة من مصادر مستدامة في الدول الاسكندنافية، ومن المتوقع أن يبدأ تصنيعها في وقت مبكر من عام 2025.