مؤخراً تعتمد بريطانيا على الطاقة السائلة “الهواء السائل”، في مجال تخزين الطاقة المتجددة من خلال مشروع لتخزين الطاقة بالهواء المضغوط السائل، حيث يتم استخدام الكهرباء الزائدة لضغط الهواء وتحويله إلى سائل لتشغيل توربينات الطاقة في أوقات انقطاع الشمس أو الرياح. في الوقت الحالي، يُنظر إلى هذا المشروع باعتباره دعماً لتطوير البنية التحتية للطاقة المتجددة. في هذا المقال سنتعرف على ماهية هذا المشروع.
مشروع الطاقة السائلة في بريطانيا يعود بقوة
بعد تجاهل التكنولوجيا لمدة 50 عاماً تقريباً، من المقرر أخيراً أن يبدأ تشغيل أول منشأة لتخزين الطاقة السائلة والهواء في عام 2026. وتأمل المنشأة في التنافس مع بطاريات الليثيوم على نطاق الشبكة والطاقة الكهرومائية لتخزين الطاقة النظيفة، وتقليل الحاجة إلى الاعتماد على الوقود الأحفوري.
مع تزايد استخدام الكهرباء المتجددة عالمياً، متجاوزةً الفحم لأول مرة ، تتزايد الحاجة إلى تخزين تلك الطاقة عندما لا تشرق الشمس ولا تهب الرياح. وبينما يلجأ البعض إلى بطاريات الليثيوم على نطاق الشبكة، ويلجأ آخرون إلى الطاقة الكهرومائية، إلا أن قطاعاً صغيراً ولكنه متنامٍ مقتنع بوجود حل أفضل وهو “البطاريات التي تعتمد على الهواء”.
في شمال غرب إنجلترا، يجري وضع أسس أول منشأة تجارية في العالم لتخزين طاقة الهواء السائل. سيضم الموقع في نهاية المطاف مجموعة من الآلات الصناعية وعدداً من خزانات التخزين الكبيرة، المملوءة بهواء مضغوط ومبرد لدرجة أنه أصبح سائلاً، باستخدام فائض الطاقة المتجددة لتلبية الطلب. يمكن تفريغ الطاقة المخزنة لاحقاً عندما يتجاوز الطلب العرض.
إذا نجح المشروع، فسيتبعه المزيد. يثق مطورو الموقع، شركة “هاي فيو باور Highview Power”، بأن تخزين طاقة الهواء السائل سيُسهّل على الدول استبدال الوقود الأحفوري بالطاقة المتجددة النظيفة، على الرغم من أن هذه التقنية باهظة الثمن حالياً. ولكن مع تزايد الحاجة إلى تخزين الطاقة النظيفة، يراهنون على أن كفة الميزان ستميل لصالح الهواء السائل.
اقرأ أيضاً: أسعار الطاقة ترتفع في بريطانيا: ماذا يعني ذلك لميزانيتك وكيف تحمي فاتورتك؟
هذا التحول في الطاقة وتحديات شبكات الكهرباء
يعد التحول إلى الطاقة المتجددة أمراً بالغ الأهمية إذا أراد العالم خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتجنب أسوأ آثار تغير المناخ. إلا أن ذلك يُشكّل تحديات لشبكات الكهرباء.
يمكن تشغيل وإيقاف محطات الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري كالفحم والغاز حسب الرغبة، مما يوفر إمداداً منتظماً من الكهرباء يتناسب مع الطلب. على النقيض من ذلك، تتسم مصادر الطاقة المتجددة بالتقطع. هذا يعني أنه في بعض الأحيان، لا يكفي توليد الكهرباء، مما يعرض البلاد لخطر انقطاع التيار الكهربائي، وفي أحيان أخرى، يكون هناك فائض من الكهرباء، كما هو الحال في الأيام شديدة الرياح مما قد يلحق الضرر بالشبكة.
يكمن جزء كبير من الحل في تخزين الطاقة الفائضة بحيث يمكن إطلاقها عند الحاجة. هذا يسهم في ضمان إمداد موثوق ويقلل من خطر تلف الشبكة. مع تزايد استخدام الطاقة المتجددة، ازدادت أهمية بناء سعة تخزين على مستوى الشبكة، كما تقول مهندسة كيميائية في معهد (MIT) للتكنولوجيا، والتي تدرس أنظمة تخزين الطاقة.
اقرأ أيضاً: شركة Ofgem: أسعار الطاقة إلى ارتفاع مع بداية الشتاء
مراحل العملية .. وبداية المشروع
تتم العملية على ثلاث مراحل: أولاً، يسحب الهواء من البيئة المحيطة وينظف. ثانياً، يضغط الهواء بشكل متكرر حتى يصل إلى ضغط عالٍ جداً. ثالثاً، يُبرّد الهواء حتى يصبح سائلاً، باستخدام مبادل حراري متعدد التيارات : وهو جهاز يتضمن قنوات وأنابيب متعددة تحمل مواد بدرجات حرارة مختلفة، مما يسمح بنقل الحرارة بينها بشكل مُتحكم فيه. وإن الطاقة التي نستخرج من الشبكة هي التي تزود عملية الشحن بالطاقة.
عندما تحتاج الشبكة إلى طاقة إضافية، يستخدم الهواء السائل. يضخ من مخازنه ويبخر، ليعود غازاً. ثم يستخدم لتشغيل التوربينات، لتوليد الكهرباء للشبكة. بعد ذلك، يعاد إطلاق الهواء إلى الغلاف الجوي. هناك بعض الحيل الذكية لتوفير الطاقة، على سبيل المثال، ترتفع درجة حرارة الغازات تحت الضغط العالي، مما يؤدي إلى توليد حرارة عند ضغط الهواء.
يمكن استخدام هذه الحرارة للمساعدة في استعادة الهواء السائل في النصف الثاني من العملية. وبدون دورات الاستعادة الحرارية هذه، تكون كفاءة العملية أقرب إلى 50%، ولكن عند تطبيقها، يمكننا تجاوز 60%، أي ما يقارب 70% من الكفاءة.
تعد محطة مانشستر الجديدة أول مشروع تجاري في العالم. وتتولى شركة “هاي فيو باور”، التي تعمل على تطوير تخزين طاقة الهواء السائل منذ 20 عاماً، ستتمكن محطة “كارينغتون Carrington” من تخزين 300 ميغاواط/ساعة من الكهرباء، وهو ما يكفي لسد فجوة قصيرة في الطاقة لما يصل إلى 480 ألف منزل.
على الأرجح سيبدأ العمل على المشروع من خلال مرحلتين. من المقرر أن يبدأ التوربين العمل في أغسطس 2026. لن يُولّد هذا التوربين كهرباء، بل سيساعد على استقرار شبكة الكهرباء. إن مشغلي الشبكة حالياً يشغلون أحياناً محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز لضمان استقرار الشبكة، ما يشكل تكلفة باهظة على النظام. ومن خلال توفير وسيلة بديلة للاستقرار، يمكن منع ذلك. من المتوقع أن يبدأ تشغيل نظام تخزين الهواء السائل في عام 2027.
من المرجح كذلك، أن تعتمد شبكات الكهرباء على مزيج من تقنيات التخزين. فالطاقة الكهرومائية المُضخّة فعالة للغاية وتدوم عقوداً، لكنها تعتمد على الموقع نظراً لحاجتها إلى إمدادات المياه. في الوقت نفسه، تتميز البطاريات بكفاءة عالية ويمكن وضعها في أي مكان، ولكن يلزم استبدالها بعد حوالي عشر سنوات. يتميز الهواء السائل بقدرته على تخزين الطاقة لفترة أطول من البطاريات، مع أقل قدر من الخسائر، ومع دخول أي دولة في التحول الأخضر، لا بد من إعادة تصميم شبكاتها الكهربائية لتواكب هذا التحول.
