انتشار در: آگوست 23, 2022
دسته بندی: اخبار علم و تکنولوژی

ذخیره سازی انرژی فراتر از باتری

انتاریو در دهه گذشته از فناوری‌های جدید و عجیب ذخیره سازی انرژی را آزمایش کرده است. که می‌توان به چرخ‌های دوار اینرسی و هوای فشرده اشاره کرد.

لینک کوتاه :

به گزارش پایگاه اینترنتی لاپرس، شرکت Hydro-Québec هیدرو-کبک تصمیم گرفته است از طریق بخش سازوکار ذخیره سازی انرژی خود (EVLO) بازارهای ذخیره انرژی در جهان را به تسخیر خود درآورد.

صفحات سیمانی انباشته شده روی هم. نمک مذاب. سیستم ذخیره ساز انرژی چرخ دوار یا فلایول. هوای فشرده. پمپاژ آب به مخازنی که در سطوح بالاتر قرار گرفته‌اند. سیستم‌ها و فناوری‌های ذخیره سازی انرژی در جهان هر روز در حال دگرگونی و پیشرفت هستند. از آنجایی که انرژی‌های تجدیدپذیر اغلب متناوب هستند، لازم است پل‌هایی بین زمان‌های وزش باد و زمان‌های آفتابی پیدا شود.

از سال گذشته شرکت هیدرو-کبک تصمیم گرفته است بازارهای ذخیره انرژی در جهان را تسخیر کند.

بخش ذخیره سازی انرژی هیدرو-کبک EVLO با باتری‌های ۰.۵ مگاوات بر ساعت خود، قراردادهایی را با یک نیروگاه بادی در فرانسه و یک نیروگاه خورشیدی در حومه مونترال منعقد کرده است. سونیا سن-آرنو Sonia St-Arnaud، مدیرعامل EVLO در این باره می‌گوید:

«ما یک سیستم ۱ مگاوات ساعتی راه ‌اندازی کرده‌ایم اما به این بسنده نکرده و در حال حاضر بر روی سیستمی با ظرفیت ذخیره ‌سازی بیشتر که احتمالا به ۱.۶۵ مگاوات ساعت خواهد رسید، کار می‌کنیم.»

سیستم‌های EVLO همچنین برای آزمایش پتانسیل خورشیدی در نوناویک Nunavik و در ریزشبکه لاک-مگانتیک Lac-Mégantic نصب شده‌اند. خانم سن-آرنو می‌گوید چگالی ظرفیت باتری‌های EVLO به طور مداوم در حال افزایش است. و پیش‌بینی می‌کنیم بین سیستم‌های ۱ مگاوات ساعت و ۱.۶۵ مگاوات ساعت ۵۰ درصد بهبود حاصل شود.

ونکات سرینیواسان Venkat Srinivasan، مدیر بخش ذخیره انرژی در آزمایشگاه ملی آرگون Argonne وابسته به دولت ایالات متحده می‌گوید به احتمال زیاد در آینده‌ای نزدیک استفاده از باتری‌ها در نزدیکی منابع انرژی متغیر مانند توربین‌های بادی و نیروگاه‌های خورشیدی به منظور تضمین ذخیره سازی انرژی برای چند ساعت، به یک ضرورت اجتناب ناپذیر تبدیل خواهد شد.

آقای سرینیواسان می‌گوید برای ذخیره ‌سازی طولانی‌ مدت انرژی، مثل ساعات شب‌ که از آفتاب خبری نیست و همچنین برخی روزهای هفته که احتمالا باد نمی‌وزد، به سیستم‌‌های دیگری نیاز داریم. اما بررسی‌های صورت گرفته حاکی از آن است که برای عملیاتی شدن سایر سیستم‌های ذخیره سازی، هزینه‌ها باید به شدت کاهش یابد.

سیستم ذخیره انرژی از طریق هوای فشرده IESO

استان انتاریو در یک دهه گذشته چندین نمونه از فناوری‌های جدید و عجیب و غریب ذخیره ‌سازی انرژی را آزمایش کرده است. از میان سیستم‌های متصل به شبکه می‌توان به سیستم ذخیره ساز فلایول یا همان چرخ‌های دوار اینرسی و هوای فشرده اشاره کرد. کاترین اسپارکس، مدیر بخش تحقیقات و نوآوری در اپراتور مستقل سیستم برق انتاریو (IESO) در این باره می‌گوید ما امکان ذخیره ‌سازی شیمیایی با استفاده از برخی مواد مثل نمک مذاب را نیز بررسی می‌کنیم. نمک مذاب وقتی به حالت جامد در می‌آید، انرژی آزاد می‌‌کند.

سیستم ذخیره سازی فلایویل

اپراتور مستقل سیستم برق انتاریو IESO در حال حاضر ۴۸ مگاوات ساعت ذخیره انرژی دارد که بخش عمده آن به شکل باتری است. اما این شرکت قصد دارد امسال از طریق یک مناقصه عمومی برای ۱۲۰۰ مگاوات ساعت، با شرکت‌های مجهز به سیستم‌های ذخیره سازی دیگر نیز قرارداد منعقد کند. برخی شرکت‌‌ها در استان انتاریو در حال کار بر روی سیستمی هستند که در آن بلوک ها یا صفحات سیمانی روی هم چیده می‌شوند. و در زمان نیاز به انرژی، این بلوک‌ها پایین آورده می‌شوند.

هیدروژن

یک روش دیگر ذخیره سازی انرژی، تولید هیدروژن به روش الکترولیز است. هیدروژنی که از این طریق حاصل می‌شود می‌تواند در صورت نیاز یک پیل سوختی را تغذیه کند. لوئیک بولون Loïc Boulon استاد دانشگاه کبک در تروآ-ریویئر Trois-Rivières که روی این فناوری کار می‌کند، می‌گوید اگر می‌خواهید انرژی زیادی را برای مدت زمان نسبتا طولانی مثلا یک ماه ذخیره کنید، شاید هیدروژن بهترین راه حل باشد.

به انرژی زیادی که ما در فصل زمستان در استان کبک یا در فصل تابستان در مناطقی که به تهویه هوای زیاد نیاز داریم، فکر کنید. مشکل این است که بازدهی سلول‌های سوختی ۵۰ درصد است در حالی که این میزان برای باتری‌ها به ۸۰ درصد می‌رسد. آقای بولون می‌گوید پیل‌های سوختی در آستانه یک تحول و پیشرفت سریع فناوری قرار دارند، درست همان تغییر و تحولاتی که باتری‌ها ۱۰ سال پیش تجربه کردند.

از سال گذشته کشور سوئیس به یک باتری طبیعی به شکل یک ایستگاه پمپاژ در نیروگاه برق آبی منطقه نانت-دو-درانس Nant de Drance مجهز شده است. توان ذخیره سازی انرژی در این زیرساخت معادل یک باتری ۹۰۰ مگاواتی است. انرژی ای که به آن تزریق می‌شود، انرژی هسته‌ای است که در ساعات شب که قیمت انرژی پایین است، از فرانسه خریداری می‌شود.

خانم اسپارکس، مدیر بخش تحقیقات و نوآوری در اپراتور مستقل سیستم برق انتاریو (IESO)، می‌گوید:

«ما از دهه ۱۹۵۰ یک ایستگاه پمپاژ ۱۷۵ مگاواتی در آبشار نیاگارا داریم.»

فرانسیس لبه، سرپرست بخش ارتباطات برای نوآوری در شرکت دولتی هیدرو-کبک می‌گوید این شرکت قصد ندارد ایستگاه پمپاژ به نیروگاه‌های فعلی خود اضافه کند چرا که این نیروگاه‌ها از مزارع توربین‌های بادی بسیار دور هستند. آقای لبه در عین حال خاطر نشان کرد که مخازن انرژی کبک همین حالا نیز نقش باتری‌های غول پیکر را ایفا می‌کنند.

سال گذشته محققان استرالیایی مطالعه گسترده‌ای بر روی بیش از ۶۰۰ هزار مکان در سرتاسر جهان که ذخیره سازی انرژی از طریق پمپاژ آب می‌تواند سودآور باشد، انجام دادند. ذخیره سازی به روش پمپاژ معمولا در آمار و ارقام ذخیره سازی انرژی با فناوری‌های نوین لحاظ نمی‌شود چرا که این روش که میزان هدررفت انرژی در آن زیر ۲۰ درصد است، از چندین دهه پیش جا افتاده است.

راهکار مونترالی

سال گذشته مهندسان مونترالی پمپاژ نوعی سیال را که چگالی آن دو و نیم برابر آب است، در آزمایشگاهی واقع در حاشیه کانال «لاشین» مورد مطالعه قرار دادند. سیال مورد استفاده در این آزمایش که R-19 نام دارد، توسط مهندسان مونترالی ساخته شده است. دستورالعمل تهیه این سیال محرمانه است اما گفته می‌شود از پودری ارزان قیمت که در آب معلق می‌ماند، تهیه شده است.

شرکت انگلیسی «ری انرجایز» RheEnergise مستقر در لندن قصد دارد تابستان امسال روش ذخیره سازی انرژی از طریق پمپاژ را در مونتکالم نزدیک راودون آزمایش کند. استفن کراشر، مدیر عامل این شرکت در مصاحبه ای از انگلیس اعلام کرد با استفاده از یک سیال که چگالی بالاتری دارد، برای ذخیره سازی انرژی به روش پمپاژ سیال به بالا، به ارتفاع کمتر یا زیرساخت کمتری نیاز داریم.

تاماس برتنی، مدیر ارشد فناوری RheEnergise می‌گوید تاسیسات مورد نیاز برای ذخیره سازی انرژی با استفاده از چنین سیالی باید به اندازه یک حوض تصفیه خانه آب و ارتفاع مورد نیاز نیز به بلندی کوه مونرویال باشد. آقای برتنی هشت سال پیش به مونترال نقل مکان کرد و از همان زمان همکاری خود را در اجرای پروژه‌های انرژی پایدار با شرکت‌های بومی مونترال کار کرد.

آقای برتنی می‌گوید:

«مونترال برای فعالیت مهندسان شرایط بسیار مناسبی دارد. ما در شرکت خود چهار نفر داریم و قصد داریم ده‌ها نفر دیگر را ظرف یک سال آینده استخدام کنیم. تمام امور مهندسی همین جا در مونترال انجام می‌شود. اما ساخت و راه اندازی یک کارخانه آزمایشی را برای اواسط سال ۲۰۲۴ در خاک انگلیس نزدیک شهر پلیموث برنامه ریزی کرده‌ایم.

هزینه‌هایی که کمتر از میزان واقعی ارزیابی می‌شود

آقای سرینیواسان محقق آزمایشگا آرگون Argonne می‌گوید اگر نیازهای ذخیره سازی انرژی یا ضرورت ساخت، نگهداری و فعالیت یک نیروگاه گاز طبیعی برای جبران نوسانات انرژی بادی را در نظر بگیریم، خواهیم دید که هزینه‌های انرژی تجدیدپذیر احتمالا دو برابر بیشتر از ساخت یک نیروگاه خورشیدی یا بادی خواهد بود. البته این یک میانگین است. و در مناطقی که میزان تولید برق آبی زیاد است، میزان رشد هزینه پائین خواهد بود. اما در مناطقی که اتصال آن‌ها به دیگر شبکه‌های برق ضعیف است، افزایش هزینه‌ها بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال در منطقه هاوایی، هر جزیره باید امکانات و ظرفیت‌های خاص خود را برای ذخیره سازی انرژی داشته باشد.