اختُتم بنجاح معرض شنغهاي الدولي الرابع عشر لتخزين الطاقة طويلة الأمد وبطاريات التدفق. وقد وجّه الحدث رسالة واضحة:تخزين الطاقة طويل الأمد (LDES)ينتقل بسرعة من النظرية إلى الاستخدام التجاري واسع النطاق. لم يعد مفهومًا بعيدًا، بل أصبح ركيزة أساسية لتحقيق أهداف عالمية.الحياد الكربوني.
كانت أبرز نتائج معرض هذا العام هي البراغماتية والتنويع. تجاوز العارضون عروض باوربوينت، وعرضوا حلولاً واقعية قابلة للإنتاج بكميات كبيرة وبتكاليف معقولة. يُمثل هذا دخول صناعة تخزين الطاقة، وخاصةً...إل دي إي إس، إلى عصر التصنيع.
وفقًا لـ BloombergNEF (BNEF)، من المتوقع أن يصل سوق تخزين الطاقة العالمي إلى مستوى مذهل قدره 1,028 جيجاواط/ساعة بحلول عام 2030. وتُعدّ التقنيات المتقدمة المعروضة في هذا المعرض المحركات الرئيسية لهذا النمو الهائل. إليكم استعراضنا المتعمق لأهم التقنيات التي شهدها هذا الحدث.
بطاريات التدفق: ملوك السلامة وطول العمر
بطاريات التدفقكانوا نجوم العرض بلا منازع. مزاياهم الأساسية تجعلهم خيارًا مثاليًا لـتخزين الطاقة طويل الأمدتتميز هذه الأنظمة بأمانها الطبيعي، وعمرها الافتراضي طويل للغاية، وتسمح بتوسيع نطاق الطاقة والكهرباء بمرونة. وقد أظهر المعرض أن الصناعة تُركز الآن على حل تحدّيها الرئيسي: التكلفة.
بطارية تدفق الفاناديوم (VFB)
البطارية تدفق الفاناديومتُعد تقنية بطاريات التدفق الأكثر نضجًا وتقدمًا تجاريًا. يُمكن إعادة استخدام إلكتروليتها بشكل دائم تقريبًا، مما يوفر قيمة متبقية عالية. وقد ركز هذا العام على زيادة كثافة الطاقة وخفض تكاليف النظام.
الاختراقات التكنولوجية:
مجموعات عالية الطاقةاستعرض العارضون تصاميم جديدة للمداخن ذات كثافة طاقة أعلى. ويمكن لهذه التصاميم تحقيق كفاءة أعلى في تبادل الطاقة بمساحة أصغر.
الإدارة الحرارية الذكية: مدمجإدارة تخزين الطاقة الحراريةعُرضت أنظمة تعتمد على خوارزميات الذكاء الاصطناعي، تُحافظ على البطارية عند درجة حرارة تشغيلها المثلى لإطالة عمرها.
ابتكار الإلكتروليتتم طرح تركيبات إلكتروليتية جديدة وأكثر استقرارًا وفعالية من حيث التكلفة. يُعد هذا أمرًا أساسيًا لخفض النفقات الرأسمالية الأولية.
بطارية تدفق الحديد والكروم
أكبر ميزة لـبطارية تدفق الحديد والكرومتتمثل ميزة هذا المعدن في انخفاض تكلفته الخام بشكل كبير. يتوفر الحديد والكروم بكثرة، وهما أرخص بكثير من الفاناديوم. وهذا يمنحه إمكانات هائلة في مشاريع تخزين الطاقة واسعة النطاق، والتي تتسم بالحساسية من حيث التكلفة.
الاختراقات التكنولوجية:
أغشية التبادل الأيونيعُرضت أغشية جديدة منخفضة التكلفة وعالية الانتقائية. تُعالج هذه الأغشية التحدي التقني طويل الأمد المتمثل في التلوث الأيوني المتبادل.
تكامل النظام:قدمت العديد من الشركات وحدات نموذجيةبطارية تدفق الحديد والكرومالأنظمة. هذه التصاميم تبسط بشكل كبير عملية التركيب في الموقع والصيانة المستقبلية.
التخزين المادي: تسخير القوة العظمى للطبيعة
إلى جانب الكيمياء الكهربائية، حظيت أساليب تخزين الطاقة الفيزيائية باهتمام كبير. فهي عادةً ما تتميز بعمر افتراضي طويل للغاية مع انخفاض طفيف في السعة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات على نطاق الشبكة.
تخزين طاقة الهواء المضغوط (CAES)
تخزين طاقة الهواء المضغوطتستخدم هذه التقنية فائض الكهرباء خارج أوقات الذروة لضغط الهواء في تجاويف تخزين كبيرة. وخلال ذروة الطلب، يُطلق الهواء المضغوط لتشغيل التوربينات وتوليد الطاقة. تتميز هذه الطريقة بنطاقها الواسع وعمرها الطويل، وهي "منظم" مثالي لشبكة الكهرباء.
الاختراقات التكنولوجية:
الضغط المتساوي الحرارةسُلِّط الضوء على تقنيات الضغط المتساوي الحرارة وشبه المتساوي الحرارة المتقدمة. من خلال حقن وسط سائل أثناء الضغط لإزالة الحرارة، تُعزِّز هذه الأنظمة كفاءة النقل ذهابًا وإيابًا من 50% التقليدية إلى أكثر من 65%.
تطبيقات على نطاق أصغر:عرض المعرض تصميمات أنظمة CAES بمقياس MW للمتنزهات الصناعية ومراكز البيانات، مما يظهر حالات استخدام أكثر مرونة.
تخزين طاقة الجاذبية
مبدأتخزين طاقة الجاذبيةبسيط ولكنه مبتكر. يستخدم الكهرباء لرفع كتل ثقيلة (مثل الخرسانة) إلى ارتفاعات عالية، مع تخزين الطاقة كطاقة كامنة. عند الحاجة إلى الطاقة، تُخفض الكتل، وتُحوّل الطاقة الكامنة إلى كهرباء عبر مولد كهربائي.
الاختراقات التكنولوجية:
خوارزميات إرسال الذكاء الاصطناعيتستطيع خوارزميات التوزيع القائمة على الذكاء الاصطناعي التنبؤ بدقة بأسعار وأحمال الكهرباء. وهذا يُحسّن توقيت رفع وخفض الكتل الكهربائية لتحقيق أقصى عائد اقتصادي.
التصاميم المعيارية: مبني على برج ومبني على عمود تحت الأرضتخزين طاقة الجاذبيةتم تقديم حلول باستخدام وحدات بناء معيارية، مما يسمح بتوسيع السعة بمرونة وفقًا لظروف الموقع واحتياجاته.
تقنية البطاريات الجديدة: التحديات الصاعدة
على الرغم من أن المعرض ركز علىإل دي إي إسكما أن بعض التقنيات الجديدة التي لديها القدرة على تحدي بطاريات الليثيوم أيون من حيث التكلفة والسلامة تركت انطباعًا قويًا.
بطارية أيون الصوديوم
بطاريات أيون الصوديومتعمل بشكل مشابه لبطاريات الليثيوم أيون، لكنها تستخدم الصوديوم، وهو متوفر بكثرة ورخيص الثمن. تعمل هذه البطاريات بشكل أفضل في درجات الحرارة المنخفضة، وهي أكثر أمانًا، مما يجعلها مثالية لمحطات تخزين الطاقة الحساسة للتكلفة والسلامة.
الاختراقات التكنولوجية:
كثافة طاقة أعلىعرضت شركات رائدة خلايا أيونات الصوديوم بكثافة طاقة تتجاوز 160 واط/كجم. وهي تلحق سريعًا ببطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP).
سلسلة التوريد الناضجة:سلسلة توريد كاملة لـبطاريات أيون الصوديومتم الآن تحديد معايير استخدام مواد اللدائن الحرارية، من مواد الكاثود والأنود إلى الإلكتروليتات. وهذا يمهد الطريق لخفض التكاليف على نطاق واسع. وتشير تحليلات الصناعة إلى أن تكلفة التعبئة والتغليف قد تنخفض بنسبة 20-30% مقارنةً بألواح الألياف الضوئية (LFP) خلال عامين إلى ثلاثة أعوام.
الابتكارات على مستوى النظام: "العقل" و"الدم" في مجال التخزين
لا يقتصر نجاح مشروع التخزين على البطارية فحسب، بل أظهر المعرض أيضًا تقدمًا هائلاً في التقنيات الداعمة الأساسية، والتي تُعدّ بالغة الأهمية لضمانسلامة تخزين الطاقةوالكفاءة.
| فئة التكنولوجيا | الوظيفة الأساسية | أهم النقاط الرئيسية من المعرض |
|---|---|---|
| نظام إدارة البطارية (BMS) | يقوم بمراقبة وإدارة كل خلية بطارية من أجل السلامة والتوازن. | 1. دقة أعلى معالموازنة النشطةالتكنولوجيا. الذكاء الاصطناعي المستند إلى السحابة للتنبؤ بالأخطاء وتشخيص حالة الصحة (SOH). |
| PCS (نظام تحويل الطاقة) | يتحكم في الشحن/التفريغ ويحول الطاقة المستمرة إلى طاقة مترددة. | 1. وحدات كربيد السيليكون (SiC) عالية الكفاءة (>99%). دعم تقنية المولد المتزامن الافتراضي (VSG) لتثبيت الشبكة. |
| نظام الإدارة الحرارية (TMS) | يتحكم في درجة حرارة البطارية لمنع الهروب الحراري وإطالة عمرها. | 1. كفاءة عاليةالتبريد السائلأصبحت أنظمة التبريد بالغمر الآن سائدة. وبدأت حلول التبريد بالغمر المتقدمة في الظهور. |
| نظام إدارة الطاقة (EMS) | "عقل" المحطة، المسؤول عن توزيع الطاقة وتحسينها. | 1. دمج استراتيجيات تداول سوق الكهرباء للتحكيم. أوقات الاستجابة على مستوى الملي ثانية لتلبية احتياجات تنظيم تردد الشبكة. |
فجر عصر جديد
كان المعرض الدولي الرابع عشر لتخزين الطاقة وبطاريات التدفق طويل الأمد في شنغهاي أكثر من مجرد عرض للتكنولوجيا؛ بل كان إعلانًا واضحًا للصناعة.تخزين الطاقة طويل الأمدتتطور التكنولوجيا بوتيرة مذهلة، حيث تنخفض التكاليف بسرعة وتتوسع التطبيقات.
من تنويعبطاريات التدفقوالنطاق الواسع للتخزين المادي إلى الصعود القوي للمنافسين مثلبطاريات أيون الصوديومنشهد اليوم منظومة صناعية نابضة بالحياة ومبتكرة. تُشكل هذه التقنيات أساسًا لتحول جذري في بنية الطاقة لدينا. إنها الطريق المشرق نحوالحياد الكربونيالمستقبل. ويمثل نهاية المعرض البداية الحقيقية لهذا العصر الجديد والمثير.
المصادر الموثوقة والقراءات الإضافية
1. بلومبرج إن إي إف (BNEF) - توقعات تخزين الطاقة العالمية:
https://about.bnef.com/تخزين-الطاقة-الخارجي/
2. الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) - آفاق الابتكار: تخزين الطاقة الحرارية:
https://www.irena.org/publications/2020/Dec/Innovation-outlook-Thermal-energy-storage
3. وزارة الطاقة الأمريكية - تخزين طويل الأمد:
https://www.energy.gov/earthshots/long-duration-storage-shot
وقت النشر: ١٦ يونيو ٢٠٢٥