إن طفرة التصنيع الأخضر في أمريكا، من بطاريات السيارات الكهربائية إلى إنتاج الألواح الشمسية، لا تعتمد على الطاقة المتجددة حتى الآن

تم تصميم مصنع البطاريات الجديد التابع لشركة باناسونيك والذي تبلغ قيمته 4 مليارات دولار أمريكي في دي سوتو بولاية كانساس، ليكون نموذجًا للاستدامة - إنه نموذج مثالي للاستدامة. مصنع كهربائي بالكامل مع عدم الحاجة إلى مدخنة.وعند الانتهاء منه، سيغطي مساحة 48 ملعب كرة قدم، وسيوظف 4000 شخص وينتج ما يكفي من البطاريات المتقدمة لتزويد نصف مليون سيارة كهربائية سنويًا.

لكن هناك مشكلة، وهي مشكلة كبيرة.

في حين أن المصنع سيعمل بطاقة الرياح والطاقة الشمسية في معظم الأوقات، توفير مصادر الطاقة المتجددة 34% فقط من كهرباء المرافق المحلية Evergy في عام 2023.

وفي معظم أنحاء الولايات المتحدة، لا يزال الوقود الأحفوري يلعب دورًا رئيسيًا في تلبية الطلب على الطاقة.في الواقع، لقد طلب إيفرجي الإذن بذلك إطالة عمر محطة توليد الكهرباء القديمة التي تعمل بالفحم لتلبية الطلب المتزايد، بما في ذلك من مصنع البطاريات.

لقد كنت كذلك مع طلابي في كلية ويليسلي تتبع الطفرة في الاستثمارات في تصنيع الطاقة النظيفة وكيف يمكن لهذه المشاريع - بما في ذلك تصنيع البطاريات والألواح الشمسية وتوربينات الرياح وسلاسل التوريد الخاصة بها - الخريطة على شبكة الكهرباء في البلاد.

يسلط مصنع البطاريات في كانساس الضوء على التحديات التي تنتظر الولايات المتحدة.زيادة إنتاج تكنولوجيات الطاقة النظيفة والتخلص من الوقود الأحفوري.كما يوضح أيضًا إمكانية هذه الصناعة في تسريع التحول إلى الطاقة المتجددة على المستوى الوطني.

طفرة تصنيع التكنولوجيا النظيفة

لنبدأ ببعض الأخبار الجيدة.

وفي قطاع البطاريات وحده، أعلنت الشركات عن خطط لبناء 44 مصنعًا رئيسيًا لديها القدرة على إنتاج ما يكفي من خلايا البطاريات لتزويد أكثر من 10 ملايين سيارة كهربائية سنويًا في عام 2030.

هذا هو حجم الالتزام المطلوب إذا احتاجت الولايات المتحدة.سوف تعالج تغير المناخ وتلبية احتياجاته معايير جديدة لانبعاثات السيارات تم الإعلان عنها في مارس 2024.

التحدي:سوف تحتاج مصانع البطاريات والمركبات الكهربائية التي تجهزها إلى الكثير من الكهرباء.

إنتاج ما يكفي من خلايا البطارية لتخزين 1 كيلووات في الساعة (كيلووات ساعة) من الكهرباء - وهو ما يكفي لمسافة تتراوح من 2 إلى 4 أميال في السيارة الكهربائية - يتطلب حوالي 30 كيلووات في الساعة من طاقة التصنيع، وفقًا لـ دراسة حديثة.

الجمع بين هذا التقدير و تتبع لدينا, ، نتوقع أنه في عام 2030، سيتم تصنيع البطاريات في الولايات المتحدة.سيتطلب الأمر حوالي 30 مليار كيلووات ساعة من الكهرباء سنويًا، على افتراض أن المصانع تعمل بالكهرباء، مثل المصنع الموجود في كانساس.وهذا يعادل حوالي 2٪ من جميع الولايات المتحدة.الكهرباء الصناعية المستخدمة في عام 2022

الإمكانات الشمسية الهائلة لحزام البطارية

تم التخطيط لعدد كبير من هذه المصانع في منطقة بالولايات المتحدة.الجنوب يطلق عليه اسم "حزام البطارية.” إمكانات الطاقة الشمسية عالية في معظم أنحاء المنطقة، لكن شبكة الكهرباء تعمل القليل من الاستفادة منه.

تم العثور على التتبع لدينا أن ثلاثة أرباع الطاقة الإنتاجية للبطارية تقع في الولايات التي بها توليد كهرباء متجددة أقل من المتوسط اليوم.وفي جميع تلك الأماكن تقريبًا، سيؤدي المزيد من الطلب إلى الارتفاع الانبعاثات الهامشية, لأن هذه الطاقة الإضافية تأتي دائمًا تقريبًا من الوقود الأحفوري.

ومع ذلك، فقد قمنا أيضًا بتتبع شركات البطاريات التي تلتزم بتزويد عمليات التصنيع الخاصة بها بالكهرباء المتجددة، وتشير البيانات إلى مستقبل أنظف.

ووفقاً لإحصائياتنا، سيتم تصنيع نصف البطاريات في المصانع التي التزمت بتوريد ما لا يقل عن 50% من احتياجاتها من الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2030.والأفضل من ذلك أن هذه الالتزامات تتركز في مناطق الولايات المتحدة.حيث تخلفت الاستثمارات.

بعض الشركات تتخذ بالفعل إجراءات.تقوم شركة تسلا ببناء أكبر مجموعة شمسية في العالم على سطح مصنعها في تكساس.تلتزم LG بالمصادر طاقة شمسية وكهرومائية متجددة 100% لمصنع الكاثود الجديد في ولاية تينيسي.وباناسونيك تتخذ الخطوات اللازمة للوصول صافي الانبعاثات صفر لجميع مصانعها، بما في ذلك المصنع الجديد في كانساس، بحلول عام 2030.

ومن الممكن أن تساعد المزيد من التزامات الشركات في تعزيز الطلب على نشر طاقة الرياح والطاقة الشمسية عبر حزام البطاريات الناشئ.

ماذا يعني ذلك بالنسبة للطلب على الكهرباء في الولايات المتحدة

إن تصنيع كل هذه البطاريات وشحن جميع هذه المركبات الكهربائية سيؤدي إلى زيادة الطلب على شبكة الطاقة.لكن هذه ليست حجة ضد المركبات الكهربائية.أي شيء يتم توصيله بالشبكة، سواء كان سيارة كهربائية أو المصنع الذي يصنع بطارياتها، يصبح أكثر نظافة مع ظهور المزيد من مصادر الطاقة المتجددة عبر الإنترنت.

وهذا التحول يحدث بالفعل.على الرغم من أن الغاز الطبيعي يهيمن على توليد الكهرباء، في عام 2023 ووفرت مصادر الطاقة المتجددة كميات أكبر من الكهرباء مقارنة بالفحم لأول مرة في الولايات المتحدةتاريخ.ال توقعات الحكومة أنه في عام 2024، ستكون 96% من قدرة توليد الكهرباء الجديدة المضافة إلى الشبكة خالية من الوقود الأحفوري، بما في ذلك البطاريات.هذه الاتجاهات تتسارع، وذلك بفضل حوافز لنشر الطاقة النظيفة المدرجة في قانون خفض التضخم لعام 2022.

نتطلع إلى الأمام

والدرس الكبير هنا هو أن التحدي في كانساس لا يكمن في مصنع البطاريات، بل في شبكة الكهرباء العتيقة على نحو متزايد.

ومع تسارع وتيرة الاستثمارات في مستقبل الطاقة النظيفة، سوف تحتاج أميركا إلى القيام بذلك إعادة هندسة جزء كبير من شبكة الكهرباء الخاصة بها لتشغيل المزيد والمزيد من مصادر الطاقة المتجددة، وفي الوقت نفسه، كهربة كل شيء من السيارات إلى المصانع إلى المنازل.

وهذا يعني أن الاستثمار في تحديث الشبكة الكهربائية وتوسيعها وإزالة الكربون منها لا يقل أهمية عن بناء مصانع جديدة أو التحول إلى السيارات الكهربائية.

وستلعب الاستثمارات في تصنيع الطاقة النظيفة دورًا رئيسيًا في تمكين هذا التحول:سيتم استخدام بعض البطاريات المتقدمة الجديدة على الشبكة تخزين الطاقة الاحتياطية في الأوقات التي يتباطأ فيها توليد الطاقة المتجددة أو يكون الطلب على الكهرباء مرتفعًا بشكل خاص.

في يناير، حلت هاواي محلها آخر محطة للطاقة تعمل بالفحم مع نظام بطارية متطور.ولن يمر وقت طويل قبل أن يبدأ حدوث ذلك في تينيسي وتكساس وكانساس أيضًا.