وتختلف أشكال تخزين الطاقة التي يمكن استخدامها بشكل كبير، وتتنوع مصادر وأشكال تخزين الطاقة، مثل الحاويات أو مخازن الطاقة مثل البطاريات وخلايا الوقود والتخزين الحراري والتخزين الميكانيكي.
تُستخدم العديد من أشكال تخزين الطاقة في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة وأنظمة التخزين المنزلية والصناعية.
يعد البحث عن طرق وأشكال فعالة وعالية الكفاءة لتخزين الطاقة من أهم التحديات في مجال الطاقة. تواجه التقنيات بعض التحديات، مثل انخفاض الكفاءة وارتفاع التكاليف والتقلبات في الأداء.
في هذه المقالة سنلقي نظرة على بعض أشكال تخزين الطاقة التي يمكن استخدامها اليوم وندرس كيف يمكن تحسين هذه التقنيات لجعلها أكثر كفاءة وفعالية في المستقبل.
ما هو تخزين الطاقة؟
يتضمن تخزين الطاقة تخزين الطاقة التي تم توليدها لإطلاقها عندما يصل الطلب إلى السوق. وبعبارة أخرى، يتم تخزين الطاقة المتجددة الفائضة للعرض عندما يكون هناك طلب خلال فترات ضعف الإنتاج.
فيما يتعلق بالطاقة المتجددة، كانت هذه الفكرة في السابق معقدة للغاية ومكلفة، لكن الأنظمة التي تساعد على عدم توليد الطاقة في نفس وقت الطلب على الكهرباء يتم دراستها تدريجياً.
وبهذه الطريقة، يتم السعي إلى زيادة القدرة التنافسية لمصادر الطاقة المتجددة في سوق الكهرباء العالمية. كما يجب الأخذ بعين الاعتبار أن تخزين الطاقة يعتبر جزءا هاما من المساعدات الحكومية للاستهلاك الذاتي للطاقة.
ما هي الأنظمة المستخدمة في هيكل أشكال تخزين الطاقة؟
وكما هو معروف، لا يمكن التحكم في الشمس أو الرياح، ورغم انخفاض الإنتاج ليلاً وكذلك الطلب فإن القدرة على استخدام كل ميجاوات خضراء يتم توليدها تعني تأثيرًا أكبر على سوق الكهرباء للطاقات المتجددة القادرة على التصريف كميات كبيرة من الطاقة. خلال ذروة الطلب.
ولتحقيق ذلك يتم استخدام أنظمة تخزين الطاقة وتطويرها باستمرار، ومن الأنظمة الرئيسية:
- بطاريات ليثيوم أيون.
- تخزين الهيدروجين (عن طريق تحويل الكهرباء لإنتاج وتخزين الهيدروجين).
- التخزين الحراري (عن طريق تخزين الطاقة الحرارية في المواد العازلة).
- تخزين الطاقة الميكانيكية (عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية مخزنة في عجلات الطاقة، وسوائل الضغط، والرافعات الثقيلة).
- التخزين الكهروكيميائي (عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية مخزنة في الوقود الخلوي ومشتقاته الأخرى).
وتتطلب هذه الأنظمة تكنولوجيا عالية وتكاليف كبيرة، ولكنها تساعد في تحسين كفاءة الإنتاج والاستخدام المستدام للطاقة المتجددة.
ما هي الأشكال الرئيسية لتخزين الطاقة؟
لقد فتح التحول إلى الطاقة المتجددة فرصًا في تخزين الطاقة، وهي مجموعة من التقنيات التي بدأت تكتسب زخمًا كقوة متحالفة للطاقة النظيفة.
والحقيقة هي أن أنظمة تخزين الطاقة تسمح باستخدام كميات أكبر من الطاقة المتجددة، مما يعني تكاليف أقل وبيئة أنظف ().
على الرغم من أن البطاريات هي أقدم وسيلة لتخزين الطاقة بكميات صغيرة، إلا أنه توجد حاليًا أنظمة تخزين أخرى، بما في ذلك:
- تخزين واسع النطاق (تدفق المياه في الطاقة الكهرومائية * الحلقة * والتخزين الحراري) يستخدم على نطاقات كبيرة جيجاوات.
- التخزين في الشبكات وفي أصول الإنتاج (البطاريات والمكثفات والموصلات الفائقة والعجلات التقليدية) التي تعمل على نطاقات متوسطة ميغاوات.
- التخزين على مستوى المستخدم النهائي (البطاريات، الموصلات الفائقة، العجلات المخصصة) باستخدام كيلووات من الطاقة.
تقنيات التخزين
أشكال تخزين الطاقة: تدفق المياه في الطاقة الكهرومائية
وهي تقنية توفر الاستقرار للنظام الكهربائي وتولد كميات كبيرة من الطاقة النظيفة مع أوقات استجابة أقصر من التقنيات الأخرى. تسمح مرافقها بتحسين الكفاءة الاقتصادية لتشغيل النظام الكهربائي عند تخزين الكهرباء على شكل مياه مخزنة في خزان.
أشكال تخزين الطاقة: الهواء المضغوط
وهو نظام تخزين يتميز بأن مرافقه تشتمل على محرك عكسي يقوم بتخزين الهواء عند ضغط مرتفع في غرف تحت الأرض. يمكن إطلاق الطاقة المولدة خلال فترات انخفاض الطلب.
أشكال تخزين الطاقة: تخزين الطاقة الحرارية
وتتكون من تجميع الطاقة في أجهزة تسمح بتخزينها وإطلاقها تدريجياً، من خلال أنظمة تتراوح بين التبريد مروراً بتجميع الثلج والتعرض لدرجات حرارة عالية.
ثلاث مزايا رئيسية لتخزين الطاقة الحرارية
تخزين الطاقة الحرارية يمكن أن يحقق ما يلي:
- تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتكاليفه من خلال ضمان استخدام الطاقة عندما تكون أرخص، مع وجود المزيد من الطاقة المتجددة في المزيج.
- زيادة كفاءة الطاقة الإجمالية للأنظمة.
- مكثف فائق (مكثف كبير)
ويعتمد على استخدام أجهزة لتخزين الطاقة على شكل مجال كهربائي. فهو قادر على تخزين كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، ويمكن شحنه وتفريغه خلال ثوانٍ فقط، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في حالة انقطاع التيار الكهربائي لفترة قصيرة.
عجلات الكتلة الحرجة
هي أجهزة ميكانيكية تقوم بتخزين الطاقة من خلال مبدأ الكتلة الدورانية وتمثل تخزين الطاقة الكهربائية عن طريق تحويلها إلى طاقة حركية ومن ثم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية.
البطاريات
إنها أنظمة تخزين الطاقة التي تستخدم العمليات الكيميائية ولديها القدرة على إعادة كل الطاقة تقريبًا. هناك مجموعة واسعة من الأنواع، مثل بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات الليثيوم أيون، وبطاريات النيكل والكادميوم. ويتميز بعدة مميزات مثل سرعة الاستجابة وسهولة التركيب.
خلايا وقود الهيدروجين
هذه هي أنظمة تخزين الطاقة التي تستخدم العمليات الكيميائية. وتختلف عن البطاريات في أنه يتم إمداد الخلية بالهيدروجين من الخارج، بحيث يمكن استخدامه بشكل مستمر.
يتحول عالمنا حاليًا إلى الطاقة المتجددة والنظيفة، لذا فإن تحسين تخزين الطاقة الكهربائية أمر ضروري لدعم هذه التقنيات.
باختصار، تعد أشكال تخزين الطاقة من أكثر المواضيع إثارة للاهتمام في عالم الطاقة والبيئة، لأنها تساعد على تحقيق عدد من الأهداف الحيوية مثل زيادة كفاءة الطاقة وتحسين الاستدامة وتوفير التكاليف.
ناقشنا في هذه المقالة بعض الأشكال المختلفة لتخزين الطاقة وشرحنا كيفية عمل كل منها وفوائدها.
نأمل أن تكون هذه المقالة قد أعطتك نظرة عامة أكثر شمولاً وفهمًا للأشكال المختلفة لتخزين الطاقة المتوفرة حاليًا. يجب عليك الآن استكشاف المزيد من الموارد والتقنيات الحديثة في هذا المجال المثير، لتحسين فهمك لهذا الموضوع المهم والمتجدد باستمرار.