حلول تخزين الطاقة عالية الطاقة: تشغيل مستقبل عالم مستدام

في عالم اليوم ، تنمو احتياجاتنا من الطاقة بسرعة ، ونحن نتحول بشكل كبير نحو مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح. ولكن هذا هو الشيء: لا يمكننا احتضان ثورة الطاقة الخضراء هذه بشكل كامل دون حلول تخزين الطاقة عالية الطاقة. تشبه هذه التقنيات الصلصة السرية التي تبقي نظام الطاقة لدينا يعمل بسلاسة ، وهي مهمة للغاية للتأكد من أن لدينا الطاقة عندما نحتاج إليها.

لماذا تهم تخزين الطاقة عالية الطاقة

مصادر الطاقة المتجددة لديها مشكلة صغيرة - فهي ليست متاحة دائمًا. فكر في الأمر: لا تعمل الألواح الشمسية إلا عندما تحتاج الشمس المشرقة ، وتوربينات الرياح إلى الرياح. هذا هو المكان الذي يأتي فيه تخزين الطاقة العالي الطاقة. إنه مثل بنك طاقة عملاق. عندما تكون هناك قوة إضافية يتم إنتاجها ، كما هو الحال في يوم مشمس حقًا عندما تولد المزارع الشمسية كهرباء أكثر مما يمكننا استخدامه على الفور ، توفر أنظمة التخزين هذه هذه الطاقة الإضافية. ثم ، عندما تنخفض الشمس أو تتوقف الرياح عن النفخ ، تطلق الطاقة المخزنة للحفاظ على الأضواء وركض أجهزتنا.

هذا أمر بالغ الأهمية لشبكتنا الكهربائية. بدون تخزين الطاقة ، يمكن أن يتم تحميل الشبكة عندما يكون هناك الكثير من الطاقة أو الخبرة عند انخفاض الإنتاج. ولا يتعلق الأمر بالشبكة - عالية - تخزين الطاقة هو أيضًا لعبة - تغيير للنقل. تخيل أن تكون قادرًا على شحن سيارتك الكهربائية في بضع دقائق بدلاً من ساعات. هذا هو نوع تخزين الطاقة المرتفع المحتمل - يجلبه إلى الطاولة. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، يمكن أن تتدخل أنظمة التخزين هذه كمولدات احتياطية للمستشفيات ومراكز البيانات وغيرها من الأماكن التي تحتاج إلى الكهرباء تمامًا للحفاظ على العمل.

أفضل المتنافسين في تخزين الطاقة العالية

• الليثيوم - بطاريات أيون

الليثيوم - البطاريات الأيونية موجودة في كل مكان - من هواتفنا الذكية إلى السيارات الكهربائية ، وهي تقود لعبة تخزين الطاقة لفترة طويلة. ما الذي يجعلهم يتمتعون بشعبية كبيرة؟ حسنًا ، يمكنهم حزم الكثير من الطاقة في مساحة صغيرة ، مما يعني أن لديهم كثافة عالية الطاقة. وهم رائعون في الحصول على السلطة بسرعة وإعطاءها ، مما يجعلها مثالية للأجهزة والمركبات السريعة التي تحتاج إلى انفجار سريع من السرعة ، مثل Teslas. ربما تكون قد رأيت مدى سرعة تسريع تسلا من عملية متطورة - فهذا شكر في جزء كبير منه إلى حزمة بطارية ليثيوم المتقدمة.

تظهر هذه البطاريات أيضًا على نطاق أكبر بكثير. تقوم شركات المرافق ببناء مزارع بطارية ليثيوم ضخمة لتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، مما يساعد على تحقيق التوازن بين الشبكة. لكنهم لا يخلون عن مشاكلهم. إنهم يعتمدون على مواد مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل ، والتي ليست غير محدودة ويمكن أن تصبح مكلفة للغاية. هناك أيضا مخاوف السلامة. في بعض الأحيان ، إذا تعرضت بطارية ليثيوم - أيون للتلف أو السخرية ، فقد يتسبب ذلك في وضع خطير يسمى الهرب الحراري. وعندما تصل هذه البطاريات إلى نهاية حياتها ، يتعين علينا معرفة كيفية التخلص منها بطريقة صديقة للبيئة.

• Supercapacitors

تشبه المكثفات الفائقة ، أو المكثفات الفائقة كما هي معروفة ، عداءات عالم تخزين الطاقة. يمكنهم شحن وتصريف في وميض - أسرع من البطاريات العادية. هذا يجعلها مثالية للوظائف التي تحتاج إلى هزة سريعة من القوة ، مثل مساعدة الحافلات على استخدام الفرامل التجديدية. تصور حافلة المدينة في التوقف. بدلاً من إهدار تلك الطاقة كحرارة ، يمكن للحافلة المجهزة - الحافلة المجهزة التقاط تلك الطاقة واستخدامها لاحقًا للمساعدة في التسارع.

شيء رائع آخر حول المكثفات الفائقة هو أنه يمكنهم المرور عبر الشحن - دورات التفريغ على بعد مئات الآلاف من المرات دون ارتداء الكثير. لكن لديهم عيب: لا يمكنهم تخزين الكثير من الطاقة مثل البطاريات. لذلك ، على الرغم من أنها رائعة في مهام الطاقة القصير والعالي ، إلا أنها ليست الخيار الأفضل للأشياء التي تحتاج إلى الاستمرار في الركض لفترة طويلة ، مثل رحلة برية كهربائية طويلة.

• بطاريات التدفق

بطاريات التدفق هي نجمة صاعدة في عالم تخزين الطاقة الكبير. على عكس البطاريات التقليدية ، تخزن بطاريات التدفق طاقتها - تحمل المواد الكيميائية في الخزانات الخارجية. يتم ضخ هذه المواد الكيميائية من خلال البطارية عندما تكون قيد الاستخدام. أفضل جزء؟ يمكنك بسهولة جعلها أكبر أو أصغر. إذا كنت ترغب في تخزين المزيد من الطاقة ، فما عليك سوى إضافة المزيد من الكيميائية - المملوءة بالكهرباء إلى الخزانات.

بطاريات تدفق الأكسدة الفاناديوم هي نوع شائع. إنها موثوقة للغاية وآمنة ويمكن أن تستمر لفترة طويلة. إنها مثالية للوظائف الكبيرة على الشبكة الكهربائية ، مثل المساء خارج الاختلافات بين عندما يتم استخدام الكثير من الطاقة وعند الحاجة إلى أقل. لكن في الوقت الحالي ، فهي أغلى من بطاريات الليثيوم - أيون ، ولا يمكنهم تخزين أكبر قدر من الطاقة لكل وحدة من الحجم ، لذلك لا يتم استخدامها كثيرًا في أشياء مثل السيارات أو الإلكترونيات الصغيرة.

ما هو التالي لتخزين الطاقة؟

بينما نستمر في البحث عن طرق أفضل لتخزين الطاقة ، يتوصل العلماء والمهندسون إلى بعض الأفكار المثيرة حقًا. على سبيل المثال ، هناك الكثير من الطنانة حول بطاريات الليثيوم الصلبة - أيون. تستخدم هذه مادة صلبة بدلاً من واحدة سائلة لتحريك الكهرباء حولها. هذا يمكن أن يجعل البطاريات تحمل المزيد من الطاقة ، وتكون أكثر أمانًا ، وتستمر لفترة أطول.

هناك أيضًا دفعة لاستكشاف أنواع جديدة من البطاريات ، مثل بطاريات الصوديوم. نظرًا لأن الصوديوم أكثر شيوعًا من الليثيوم ، فإن هذه البطاريات يمكن أن تقلل من اعتمادنا على المواد الصعبة إلى العثور على مواد. وبالنسبة للمكثفات الفائقة ، يحاول الباحثون إيجاد مواد وطرق جديدة لجعلهم يحملون المزيد من الطاقة مع الحفاظ على قدرتهم على الشحن السريع.

لفها

تخزين الطاقة العالي - هو مفتاح فتح مستقبل مستدام. الليثيوم - البطاريات الأيونية ، المكثفات الفائقة ، بطاريات التدفق ، وجميع التقنيات الجديدة في الأفق لها نقاط القوة والضعف الخاصة بها. لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة لمنازلنا وشركاتنا وأنظمة النقل ، من المحتمل أن نستخدم مزيجًا من هذه الحلول. مع استمرار الأبحاث وتوصلنا إلى أفكار أكثر ابتكارًا ، يمكننا أن نتوقع أن تصبح تقنيات تخزين الطاقة هذه أرخص وأكثر كفاءة وأكثر موثوقية. هكذا سنبني عالمًا مدعومًا بالطاقة النظيفة والمتجددة.