معلومات الوزراء تناقش أهمية أنظمة تخزين الطاقة في الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة

أصدر مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار بمجلس الوزراء تحليلاً جديداً حول تخزين الطاقة، تناول خلاله دور أنظمة تخزين الطاقة في تسريع وتيرة التحول نحو الطاقة المتجددة، والمستويات غير المسبوقة في سوق تخزين الطاقة، وآفاق النمو المستقبلي لها مشيراً إلى أنه في ضوء التحول المُتسارع نحو الطاقة النظيفة أصبح تخزين الطاقة يحتل أهمية بالغة لتحقيق مستقبل مستدام، لا سيما مع تزايد الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة كالشمس والرياح.

ويستلزم ذلك إيجاد حلول تخزين فاعلة لضمان استقرار الشبكات الكهربائية وخفض التكاليف، وعلى الرغم من التطور التقني المطرد، فإن قطاع الطاقة يواجه العديد من التحديات الاقتصادية والجيوسياسية، فضلًا عن الحاجة إلى ابتكارات أكثر كفاءة وموثوقية، وتجدر الإشارة إلى أن القطاع يشهد طفرة غير مسبوقة بفضل انخفاض تكاليف البطاريات وتوسع الأسواق.

أوضح التحليل أن توسيع قدرات أنظمة تخزين الطاقة يعدّ حجر الزاوية في انتشار الطاقة المتجددة عالميًّا، وتُعرف عملية تخزين الطاقة على أنها تجميع الطاقة المنتجة في وقت ما لاستخدامها في وقت لاحق، ويشمل ذلك تحويل الطاقة من أشكال يصعب تخزينها إلى أشكال أخرى أكثر ملاءمة أو اقتصادية للتخزين.

ويُطلق على الجهاز الذي يخزن الطاقة عمومًا اسم مُراكم أو بطارية، وتأتي الطاقة بأشكال متعددة بما في ذلك الإشعاع والكيميائية وطاقة الجاذبية الكامنة والجهد الكهربائي والكهرباء ودرجة الحرارة المرتفعة والحرارة الكامنة والحركية. وتوفر بعض التقنيات تخزينًا قصير الأجل للطاقة بينما يمكن أن يستمر البعض الآخر لفترة أطول من ذلك بكثير، وفي الوقت الحالي تهيمن السدود الكهرومائية على تخزين الطاقة بكميات كبيرة.

وذكر التحليل أن أنظمة تخزين الطاقة تلعب دورًا محوريًّا في تحقيق انبعاثات صفرية وذلك من خلال توفير العديد من الخدمات التي تتراوح بين تحقيق التوازن قصير الأمد وتوفير احتياطات التشغيل والخدمات الإضافية وصولًا إلى تأجيل الاستثمار في خطوط النقل والتوزيع الجديدة وتخزين الطاقة على المدى الطويل.

وبالإضافة إلى كونها حلًّا مرنًا وذا أهمية بالغة تُساهم أنظمة تخزين الطاقة في الحد من تقلبات الأسعار وخفض تكاليف الكهرباء خلال ساعات الذروة وتمكين المستهلكين من مُواءمة استهلاكهم للطاقة مع الأسعار واحتياجاتهم كما تُيسّر توفير كهرباء في مختلف القطاعات الاقتصادية لا سيما قطاعي المباني والنقل.

أشار التحليل إلى أن خيارات تخزين الطاقة تشمل البطاريات أو الأنظمة الحرارية أو الميكانيكية. ويمكن دمج جميع هذه التقنيات مع برامج تحكم لشحن وتفريغ الطاقة وتتعدد أشكال البطاريات المستخدمة لتخزين الطاقة لتشمل بطاريات الليثيوم أيون والبطاريات الانسيابية (Flow Batteries) وبطاريات الرصاص الحمضية والصوديوم وغيرها من البطاريات المصممة لتلبية متطلبات محددة من حيث القدرة والمدة.

وفي البداية كانت بطاريات الليثيوم أيون تُستخدم في المنتجات الاستهلاكية لكنها الآن تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات بدءًا من الأنظمة السكنية الصغيرة ووصولًا إلى الأنظمة الكبيرة التي يمكنها تخزين العديد من الميجاوات/ساعة (MWh) ودعم شبكة الكهرباء بالكامل.

ويعتمد تخزين الطاقة عادةً على تجميع عدد كبير من البطاريات معًا إلى جانب وحدات مراقبة وإدارة، وتتميز هذه الأنظمة بصغر حجمها مقارنة بكمية الطاقة التي تخزنها وقد حظيت بطاريات الليثيوم أيون باهتمام إعلامي كبير بسبب انخفاض تكاليفها مدفوعًا بشعبية السيارات الكهربائية المتزايدة. أما النوع الآخر من البطاريات فهو البطاريات الانسيابية حيث يتم تخزين الطاقة وإمدادها بواسطة مادتين كيميائيتين تذوبان في سوائل وتُخزنان في خزانات. تُعد هذه البطاريات مناسبة بشكل خاص للتخزين طويل الأمد.

وفيما يتعلق بالأنظمة الحرارية فتستخدم هذه الأنظمة طرق التدفئة والتبريد لتخزين energy وإطلاقها. على سبيل المثال يتم تخزين الحرارة المولدة من الطاقة الشمسية في الأملاح المنصهرة لاستخدامها عند عدم وجود أشعة الشمس كما يُستخدم تخ storing الثلج في المباني لتقليل الحاجة إلى تشغيل المكيفات حيث تقوم بتكييف الهواء لعدة ساعات وتشمل الأنظمة الأخرى استخدام المياه المبردة والسخانات التي تعمل عند الطلب. وفي جميع الحالات يتم شحن نظام التخStorage بالطاقة الفائضة (تسخين الأملاح المنصهرة تجميد المياه … إلخ) ثم إطلاقها عند الحاجة.

وفيما يتعلق بالأنظمة الميكانيكية فتشمل العجلات الدوارة التي تخزن energy في دوار ميكانيكي يدور بسرعة عالية وهي قادرة على امتصاص وإطلاق طاقة عالية لمدة تصل عادةً إلى 15 دقيقة أو أقل ويمكن لهذه الأنظمة موازنة التقلبات في عرض electricity والطلب عليها حيث تستجيب لإشارات تحكم يتم تعديلها كل بضع ثوانٍ ويمكنها توفير طاقة قصيرة الأمد حتى يتم تشغيل توليد احتياطي أثناء انقطاع الشبكة مثلًا في عمليات التصنيع الحرجة؛ حيث قد يؤدي انقطاع التيار الكهربائي لحظيًّا إلى فقدان المنتج.

A added التحليل أنه بجانب العجلات الدوارة تُعد منشآت energy الكهرومائية المُخزنة الشكل الأكثر شيوعًا لتخ storing energy ، حيث تمثل أكثر من 95% من سعة التخ storing المستخدمة حاليًا خلال ساعات الذروة المنخفضة وتقوم التوربينات بضخ المياه إلى خزان مرتفع باستخدام electricity الفائضة وعندما يكون الطلب على electricity مرتفعًا يتم فتح الخزان للسماح للمياه المخزنة بالتدفق عبر التوربينات لتوليد electricity.

ومع ذلك فإن تحديد مواقع هذه الأنظمة قد يكون صعبًا بسبب الحاجة إلى تضاريس محددة (خزان علوي وسفلي) ومساحة كبيرة.

كما أشار التحليل إلى أن تكاليف أنظمة energy المتجددة وخاصة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) شهدت تراجعاً ملحوظاً بين عامي 2010 و2020 حيث وصلت إلى مستويات مساوية أو حتى أقل من أسعار الوقود الأحفوري في معظم دول العالم. هذا الانخفاض أدى إلى طفرة كبيرة in تنفيذ مشروعات energy المتجددة مما يعكس تحولاً عالمياً نحو مصادر energy النظيفة. ومع الزيادة الهائلة in المشروعات الجديدة فرضت مشروعات energy الشمسية وطاقة الرياح ضغوطاً كبيرة on أنظمة الشبكات الوطنية التي يمكنها عادةً استيعاب نحو 30% فقط from energy الشمسية وطاقة الرياح الجديدة التي يتم توليدها.