ما هي البدائل لبطاريات تخزين الليثيوم أيون؟

من بين أنظمة تخزين الطاقة، تعد بطارية الليثيوم أيون بالتأكيد التكنولوجيا الأكثر انتشارًا في السوق.لكن الصيغ الأخرى الأكثر كفاءة بدأت تتبلور ببطء.

الطاقة المتجددة هي المستقبل، لكن استغلالها على نطاق واسع يتطلب حلول تخزين متقدمة.الإنتاج من مصادر مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح متغير ولا يتماشى دائمًا مع الطلب على الطاقة.وهنا يأتي دور أنظمة تخزين الطاقة، التي تعتبر أساسية لضمان توافرها في أوقات الحاجة، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.حتى الآن، ركز السوق على استثناء واحد فقط:هناك بطارية ليثيوم.

لكن هيمنة بطاريات الليثيوم أيون في مجال تخزين الطاقة يمكن أن تواجه تحديًا قريبًا من قبل مجموعة من التقنيات الجديدة التي تهدف إلى تخزين الطاقة لعدة ساعات، ثم لفترة أطول بكثير.التحقيق "مسح تكلفة تخزين الطاقة على المدى الطويل" ويظهر تقرير بلومبرج نيف حول تكاليف تخزين الطاقة على المدى الطويل أنه على الرغم من أن معظم هذه التقنيات لا تزال في مراحلها الأولى ومكلفة، البعض يصل بالفعل إلى تكاليف أقل لتلك أيونات الليثيوم مع أداء أفضل.

هناك تقنيات تخزين أكثر كفاءة من الليثيوم

ومع زيادة إنتاج الطاقة المتجددة. تتزايد الحاجة إلى تجميع الطاقة لفترات طويلة.إن تخزين الطاقة المنتجة من مصادر نظيفة لمواجهة انقطاع المصادر نفسها هو الوظيفة الرئيسية لبطاريات التخزين.وفقا لدراسة بلومبرج، فإن أنظمة تخزين الطاقة الحرارية (:تخزين الطاقة الحرارية) والهواء المضغوط (كيس:تخزين الطاقة بالهواء المضغوط) يقدمون أنفسهم على أنهم الحلول الأكثر اقتصادا للتخزين طويل الأمد، بتكلفة تبلغ 232 و293 دولارًا لكل كيلووات في الساعة على التوالي.وبالمقارنة، في عام 2023، بلغ متوسط ​​تكلفة أنظمة الليثيوم أيون 304 دولارات لكل كيلووات/ساعة لمدة 4 ساعات.هذه التقنيات الجديدة، فضلا عن كونها أرخص لفترات تتجاوز ثماني ساعات، كما أنها توفر إمكانية تخزين الطاقة لمدة تصل إلى 24 ساعة، مع هوامش للتمديد.

عادةً، تنخفض تكلفة الوحدة لمعظم حلول تخزين الطاقة طويلة الأمد مع كل ساعة تخزين إضافية.وينطبق هذا بشكل خاص على أنظمة TES وCAES، مما يجعل هذه التقنيات أكثر كفاءة من بطاريات الليثيوم أيون.وهذا الأخير، في الواقع، ينطوي على زيادة خطية في التكاليف مع زيادة ساعات التخزين.ويسلط تحليل بلومبرج الضوء على أنه، باستثناء الصين حيث بطاريات الليثيوم أيون رخيصة للغاية، أصبحت حلول التخزين الجديدة أكثر ملاءمة بالفعل في العديد من الأسواق لفترات تتجاوز ثماني ساعات.

اليوم، فيما يتعلق ببطاريات الليثيوم، تم تركيب ما يقرب من 16 جيجاوات في جميع أنحاء العالم (أو 35 جيجاوات ساعة:القياس الأول، الواط، يعبر عن الطاقة، وبالتالي الطاقة المنتجة في الثانية، بينما الواط/ساعة يعبر عن الطاقة المنتجة في فترة معينة. من أنظمة نطاق المنفعة, أي على نطاق واسع، ويقدر الهدف بـ 63 جيجاوات بحلول عام 2026؛على المستوى الأوروبي، في عام 2021 سيكون هناك ما يقرب من 4.6 جيجاوات (أو 7.7 جيجاوات في الساعة).ومع ذلك، وبالنظر إلى القدرة العالمية الكاملة المثبتة لجميع التطبيقات - بما في ذلك التنقل الإلكتروني، والإلكترونيات، والتخزين السكني - فإن هناك ما يقرب من 1500 جيجاوات في الساعة.في عام 2022، وصل الإنتاج العالمي لخلايا الليثيوم (التي تغطي أيضًا قطاع التنقل الكهربائي) إلى 700 جيجاوات/ساعة سنويًا، مع نشاط المشغلين في السوق لأكثر من 10 سنوات.

وفي إيطاليا؟

لجذب الاستثمارات في قطاع التخزين في إيطاليا، قامت المرسوم التشريعي 210/21 قدم MACSE (آلية توفير سعة التخزين الكهربائية), آلية تهدف إلى دعم نشر وإدماج الطاقة المتجددة في النظام الكهربائي الوطني، تشجيع تطوير القدرة على تخزين الطاقة.ويتلخص هدف ماسي في ضمان إمكانية تخزين الكهرباء المنتجة بشكل زائد خلال فترات انخفاض الطلب ثم إطلاقها عندما يكون الطلب مرتفعا، وبالتالي استقرار شبكة الكهرباء وتقليل الحاجة إلى اللجوء إلى الوقود الأحفوري لتعويض خسائر الاستهلاك عند الذروة.

يتضمن Macse منح عقود توريد طويلة الأجل من خلال مزادات تنافسية.يتم تنظيم هذه المزادات من قبل Arera (الهيئة التنظيمية للطاقة والشبكات والبيئة) بدعم من GSE (مدير خدمات الطاقة) وتديرها شركة Terna، مالكة شبكة نقل الكهرباء الإيطالية.يمكن للمشغلين المصرح لهم ببناء وتشغيل أنظمة تخزين الطاقة الجديدة المشاركة في المزادات.يعتبر Macse تقنيات تخزين الطاقة المختلفة، ولكن اختيار التقنيات المؤهلة يعتمد على نضجهم التكنولوجي والتجاري.حاليًا، فإن التقنيات الرئيسية المضمنة هي بطاريات الليثيوم أيون والضخ الكهرومائي, ، مثالية لتخزين الطاقة على نطاق واسع وطويل الأجل.

• ما هي الضخ الكهرومائي؟ إنها تقنية تخزين الطاقة المستخدمة لتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة المنتجة خلال فترات انخفاض الطلب وإطلاقها خلال فترات ارتفاع الطلب.يستخدم هذا النظام حوضين مائيين على ارتفاعات مختلفة وآلية الضخ والتوليد.عندما يكون هناك فائض من الكهرباء، على سبيل المثال أثناء الليل عندما يكون الطلب منخفضا، يتم استخدام هذه الطاقة لضخ المياه من الحوض السفلي إلى العلوي.تعمل هذه العملية على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة وضع الجاذبية.وعندما يزداد الطلب على الكهرباء، يتم إطلاق المياه المخزنة في الحوض العلوي من خلال توربينات تنتج الكهرباء بينما تتدفق المياه إلى الحوض السفلي.تعمل هذه العملية على تحويل طاقة الجاذبية الكامنة للمياه إلى طاقة حركية ومن ثم إلى طاقة كهربائية.

ولكن تم تصميم Macse أيضًا لتعزيز اعتماد التقنيات المبتكرة, ، وحجز حصة 10٪ من حصص المشتريات للحلول الناشئة التي يمكن أن تكون قادرة على المنافسة في المستقبل.وهذا يسمح للتقنيات الجديدة باكتساب مكانة تدريجية في سوق تخزين الطاقة، وإذا أظهرت نتائج واعدة، فإنها تتحدى هيمنة بطاريات الليثيوم.