ثلاثة اتجاهات لتخزين طاقة البطاريات لكهربة كل شيء

واصلت صناعة تخزين الطاقة إظهار نمو مذهل. عند التمرير عبر الأخبار وقراءة الدراسات وحضور الأحداث ، لا يسع المرء إلا أن يلاحظ مدى أهمية تخزين طاقة البطارية لعدد لا يحصى من الأسواق والصناعات. مع ظهور التقنيات المبتكرة بوتيرة سريعة ، فإنها تكشف عن ثلاثة اتجاهات رئيسية في كل من أولويات السوق واتجاه القطاع الحالي والمستقبلي.

1- الاستدامة تحت المجهر

كان تخزين الطاقة ، وسيظل ، أداة رئيسية لأولئك الذين يسعون إلى إزالة الكربون. لتحقيق أهداف الاستدامة ، تتجه الشركات والبلاد إلى التكنولوجيا النظيفة مثل الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية (EVs) والمباني الخضراء. كل هذا يعتمد على البطاريات وتقنيات تخزين الطاقة الأخرى لضمان فعاليتها وموثوقيتها. يتمثل أحد الاتجاهات الرئيسية في هذا التوجهه نحو الاستدامة في أن حلول تخزين الطاقة نفسها ، بما في ذلك البطاريات ، ليست محصنة ضد الأسئلة المتعلقة بآثارها البيئية.

على سبيل المثال ، يمكن تضمين الانبعاثات من البطاريات المستخدمة في منشآت مؤسسة ما  في حساب بصمة الكربون الخاص بها. في بروتوكول غازات الاحتباس الحراري (GHG) ، تندرج أنظمة تخزين الطاقة ضمن النطاق 1 والنطاق 3 للانبعاثات.

غالبًا ما يكون حساب انبعاثات النطاق 1 أسهل نظرًا لأن الكثير من البيانات متاح داخل المنظمة. في المقابل ، يصعب حساب انبعاثات النطاق 3 لأنها تنتج عن أنشطة من أصول لا يملكها ولا يتحكم فيها الكيان نفسه. تنبع هذه الانبعاثات عادةً من سلسلة التوريد الخاصة بالمؤسسة وعملية نهاية العمر الافتراضي لأصولها ، والتي تساهم معًا بنسبة 65-95٪ من انبعاثات الكربون للشركة. لذلك ، إذا تم استبعاد انبعاثات النطاق 3 من محاسبة الكربون ، فإن غالبية انبعاثاتها تظل غير مبلَّغ عنها.

الشركات التي تُبلغ عن انبعاثات النطاق 3 الخاصة بها تتميز وتبرز عن منافسيها الذين يتأخرون في الإفصاح ، ويمكنهم بناء عليه تحديد مجالات التحسين والتصرف ضمن سلسلة التوريد الخاصة بهم. القادة الملتزمون بالإبلاغ عن انبعاثات النطاق 3 والعمل وفقًا لها مجهزون بشكل أفضل لإدارة اللوائح الحالية والمحتملة.

يزداد الطلب إلحاحًا للكشف عن انبعاثات النطاق 3 المرتبطة بأنظمة تخزين الطاقة. بالنسبة للبطاريات ، يتضمن هذا الكشف بيانات عن آثار غازات الدفيئة والطاقة والمياه والمركبات العضوية المتطايرة. لحسن الحظ ، تساعد الأبحاث الحديثة الآن المستخدمين على إجراء مقارنات كمية لكيمياء البطاريات. في الصناعات كثيفة إستهلاك الطاقة مثل مراكز البيانات ، حيث تتسابق المرافق لعرض استدامتها ، يوفر هذا فرصة رئيسية للتميز من خلال تقليل انبعاثات النطاق 3 من خلال خيارات البطارية.

لقد أثبت تخزين الطاقة دوره بوضوح في الانتقال الي الطاقة النظيفة. واصبح زيادة الاهتمام بالبصمة البيئية لتقنيات تخزين الطاقة أمر رائع. حيث لم تعد الشركات والبلديات تعتمد على قرارات ذات مستوي سطحي وتكتفي بما حققته من الإيفاء بأهدافها المناخية يل تذهب لما بعد ذلك. ومع نمو دور التخزين في استراتيجيات إزالة الكربون ، تزداد أهمية اختيار البطاريات الأكثر استدامة.

2- البدائل الكيميائية للبطاريات تتحدى التقليدية

سبب آخر يجعل استدامة البطارية موضوعًا ساخنًا هو العدد المتزايد من خيارات البطارية المختلفة. لقد ولت الأيام التي يمكن أن تعتبر فيها كيمياء بطارية واحدة موطئ قدمها في صناعة آمنة. الآن ، تتنافس كل من الشركات القائمة والجديدة بشدة للاستفادة من مزايا تقنيات البطاريات البديلة على الشركات القائمة.

على سبيل المثال ، اعتبرت العديد من مراكز البيانات ذات مرة بطاريات الرصاص الحمضية معيارًا لتلبية احتياجات إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS). بعد ذلك ، أدى دخول سوق بطاريات الليثيوم أيون إلى التغيير حيث أدرك مشغلو مراكز البيانات مزايا عمر أطول للليثيوم واحتياجات صيانة أقل. بعد هذا الاضطراب ، أصبح السوق أكثر انفتاحًا على مواد كيميائية إضافية ، مثل النيكل والزنك (NiZn) ، والتي توفر المزيد من المزايا ، على سبيل المثال ، مزيد من الأمان ، وموثوقية أكبر ، وكثافة طاقة أعلى توفر بصمة أصغر في الواقع.

بالطبع ، التغيير ليس سريعًا ، والعديد من هذه الكيمياء البديلة موجودة منذ عقود. تتمتع التقنيات الحالية بميزة البنية التحتية الحالية التي تم إنشاؤها مع وضع هذه البطاريات في الاعتبار. حتى إذا كانت الشركة ستفكر في استبدال بطارية حمض الرصاص بالليثيوم أيون ، فسيتعين عليها معالجة ليس فقط البطاريات نفسها ولكن أيضًا الأنظمة المتصلة ، والتي قد لا تكون متوافقة مع البدائل.

لحسن الحظ ، تتصدى التطورات التكنولوجية لهذه العقبة من خلال تمكين بدائل شاغرة للتكنواوجيا الحاليه تتضمن حلول لأنظمة دعم إنقطاع الكهرباء UPS من كبائن البطاريات المتقدمة التي توفر توافقًا مع البنية التحتية الحالية لـ UPS. مع إزالة هذا الحاجز الذي يحول دون استبدال البطارية ، يمكن لمزيد من مراكز البيانات أن تتبنى أنظمة كيميائية بديلة للبطاريات دون إصلاح البنية التحتية للطاقة الاحتياطية.

تتحدى كيميائيات البطاريات البديلة الشركات القائمة على مجموعة متنوعة من الخصائص: السلامة ، والاستدامة ، والتكلفة ، إساءة الاستخدام ، ومتطلبات المساحة ، والمزيد. نظرًا لأن التقنيات الجديدة مصممة للتميز في هذه المجالات ، فإن صناعة تخزين الطاقة تزداد تنافسية – مما يجعل العميل هو الفائز النهائي.

3- الشبكات الصغيرة والكيميائيات المتعددة للبطاريات

مع تسويق البطاريات البديلة ، تدرك الأسواق أنه لا توجد كيمياء بطارية واحدة مثالية لكل حالة استخدام. نظرًا لتراجع مفهوم حل تخزين الطاقة “مقاس واحد يناسب الجميع” ، يمكن للمؤسسات دمج بطاريات متعددة بشكل خلاق لتلبية احتياجاتهم على أفضل وجه. بدأ المطورون في تنويع أنواع البطاريات المستخدمة في عملياتهم ، مع الاستفادة من نقاط القوة الفريدة لكل كيمياء.

العامل الرئيسي الذي يميز بين البطاريات المختلفة هو ما إذا كانت توفر كثافة طاقة عالية أو كثافة طاقة. إذا كانت البطارية ذات كثافة طاقة عالية ، فيمكنها إطلاق كميات كبيرة من الطاقة لفترة قصيرة من الوقت (المعروف أيضًا باسم معدل التفريغ العالي). في المقابل ، قد يكون للبطارية ذات كثافة الطاقة العالية معدل تفريغ متوسط ​​إلى منخفض ، ولكن يمكنها توفير هذه الكمية من الطاقة لفترة طويلة من الزمن.

يمكن استخدام هذه الأنواع المنفصلة من البطاريات ، مع اختلاف في كثافة الطاقة والقدرة ، معًا لنفس التطبيق في نهج هجين تكميلي. يتم تطوير شبكات ميكرو صغيرة لديها خيار سحب الطاقة من بطارية طاقة أو بطارية قدرة ، حسب الظروف. يعتبر هذا الأسلوب مفيدًا بشكل خاص في أنظمة شحن المركبات الكهربائية وأنظمة تعويض السحب الزائد .

أنظمة تعويض السحب الزائد هي استخدام تخزين البطارية لتزويد الطاقة لشبكة ميكرو عندما يكون الطلب على الطاقة والتكاليف المترتبة على ذلك في أعلى مستوياتها. تساعد هذه الإستراتيجية العمليات في توفير المال مع الحفاظ على وظائف الشبكة الصغيرة الخالية من الانقطاع. مع ازدياد الكهرباء في اقتصاد النقل ، فإنه يزيد الضغط على إمدادات الطاقة على الشبكة ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة اعتماد الشبكة على تخزين طاقة البطارية. في حين أن البطاريات عالية الكثافة للطاقة (مثل الليثيوم أيون) تتكيف جيدًا لدعم الطلب على الطاقة طويل الأمد ، إلا أنها غالبًا لا تكون قوية بما يكفي لتلبية الطلب على الطاقة على المدى القصير. في هذه الأوقات ، يمكن للبطاريات عالية الكثافة مثل NiZn الاستجابة عند الطلب لدعم تلك الأنواع من متطلبات طاقة الشبكات الصغيرة قصيرة المدى.

مثال آخر هو حالة استخدام بطارية الطاقة لشحن المركبات الكهربائية في البيئات ذات الطلب المتقلب. يمكن أن تدعم معظم محطات شحن المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية الطلب المتزامن لجلسات شحن قليلة من المستوى الثاني فقط ، والتي تكون أبطأ من المستوى 3. إن الزيادة في الطلب على الشحن عالي المستوى 3 ، والشحن المتزامن من المستوى 3 للمركبات الكهربائية المتعددة ، يتطلب بطاريات عالية الطاقة. من خلال دمج خيارات كيميائية متعددة للبطاريات في محطة شحن واحدة ، يمكن للنظام أن يعدل بين توفير مدة أطول أو شحن طاقة أقل أو شحن أسرع وأعلى للطاقة بناءً على احتياجات الموقف.

تتطلب المتطلبات المتنوعة للاقتصاد الكهربي الآن أن تكون العمليات ذكية بشأن البطاريات التي يستخدمونها ، وتحديد أفضل الموارد بناءً على مواقف محددة. توضح هذه الأساليب الهجينة كيف لا يتعين على كيميائيات البطاريات المختلفة دائمًا التنافس ؛ بدلاً من ذلك ، يمكنهم أن يكملوا بعضهم البعض ويقدموا حلاً أكثر فعالية.

مستقبل تخزين الطاقة

سوف تكثر هذه الاتجاهات المترابطة والتي ساعدت الرغبة في بطاريات أكثر استدامة في إطلاق استكشاف كيميائيات جديدة تسمح للمطورين والمستخدمين باتباع مناهج هجينة لعملياتهم. تظل هذه الاتجاهات صحيحة عبر العديد من الصناعات حيث يصبح استخدام تخزين الطاقة أكثر انتشارًا. مع ظهور التقنيات الجديدة والمنافسة ، يمكن توقع أن تعزز هذه الاتجاهات استدامة صناعة تخزين الطاقة وكفاءتها وقيمتها.