هل تستطيع “البطاريات المائية” حل لغز تخزين الطاقة؟
تصدر الأسطوانة المعدنية التي يبلغ وزنها 230 طنًا طنينًا مدويًا أثناء دورانها بمعدل 600 دورة في الدقيقة، مما يؤدي إلى تشغيل مضخة مدفونة تحت الأرض، مما يضفي معنى جديدًا لفكرة دفع المياه إلى أعلى التل.
بعيدا عن التشبيه بالمهمة المستحيلة، فهو جوهر محطة طاقة برتغالية تهدف إلى إظهار أن ضخ المياه على ارتفاع سبعة كيلومترات فوق الجبل يمكن أن يكون جزءا أساسيا – ومجديا تجاريا – من نظام الطاقة الذي تقوده الطاقة المتجددة.
المنشأة التي بنتها شركة إيبردرولا الإسبانية بتكلفة 1.5 مليار يورو، تقع في وادي نهر صخري في شمال البرتغال، وتُعرف بأنها محطة تخزين تعمل بالضخ.
لكن المطلعين لديهم اسم آخر للخزان الموجود في أعلى الجبل. إنها “بطارية مائية” – بدائية من حيث المفهوم، ومصممة بشكل معقد وطريقة فعالة للغاية لتخزين الطاقة.
تستمد محطة تاميغا الكهرباء الزائدة من الشبكة، والتي يتم توليدها في الغالب عن طريق طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وتستخدمها لضخ المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي.
وقال رافائيل تشاكون يورينتي، مدير مشروع إيبردرولا في المجمع، وهو يقوم بمسح سطحه الأزرق الهادئ: “عندما يصل مستوى المياه إلى 885 مترًا فوق مستوى سطح البحر، تكون البطارية مشحونة بالكامل”.
ثم في ساعات الذروة، عندما تحتاج الشبكة إلى المزيد من الطاقة، يتم عكس النظام عند الطلب. تنفتح البوابة وتجلب الجاذبية ملايين اللترات من الماء المتدفق إلى أسفل النفق كل دقيقة. تتحول المضخة إلى توربين وتقوم بتدوير الأسطوانة المعدنية في الاتجاه الآخر، مما يولد الكهرباء بدون تكلفة.
أنت تشاهد لقطة من رسم تفاعلي. يرجع هذا على الأرجح إلى عدم الاتصال بالإنترنت أو تعطيل JavaScript في متصفحك.
إنتاج الطاقة كبير. تبلغ قدرة الخزان العلوي 880 ميجاوات، أي ما يقرب من ربع قدرة هينكلي بوينت سي، والتي من المقرر أن تصبح أكبر محطة نووية في المملكة المتحدة.
ونظرًا لأن تاميجا يمكنها التوليد لمدة تصل إلى 24 ساعة، فإن إجمالي كمية الطاقة المخزنة هناك تبلغ 21 جيجاوات في الساعة، وهو ما يكفي لشحن 400 ألف بطارية سيارة كهربائية، أو دعم 2.4 مليون منزل في البرتغال لمدة يوم كامل.
ويعد هذا التخزين مكملاً حيوياً للدور العالمي المتنامي لطاقة الرياح والطاقة الشمسية في إنتاج كهرباء خالية من انبعاثات الكربون. ومع ذلك، فإن التحدي الذي يواجه الشركات هو إيجاد الظروف المناسبة لجعل مشاريع الضخ المائية الجديدة جذابة اقتصاديًا.
المشكلة التي يتم حلها بواسطة الضخ المائي هي تقلب طاقة الرياح والطاقة الشمسية. فمن ناحية، لا تشرق الشمس دائمًا، ولا تهب الرياح دائمًا.
ومن ناحية أخرى، عندما تكون الشمس مشتعلة والرياح تعصف، تنتج الألواح الشمسية والتوربينات الدوارة كميات من الكهرباء أكبر بكثير مما يمكن استهلاكه في أي وقت. ونظرًا لأن شبكات الطاقة لا يمكنها التعامل مع أي فائض، فيجب تخزين الكهرباء في مكان ما وإلا سيتم فقدانها.
ولن تنمو هذه الحاجة للتخزين إلا مع توسع الطاقة المتجددة. حصلت البرتغال على 61 في المائة من احتياجاتها من الكهرباء من مصادر متجددة في عام 2023، وتهدف إلى الوصول إلى 85 في المائة بحلول عام 2030. وبحلول الموعد النهائي نفسه، تريد إسبانيا الوصول إلى 81 في المائة.
وفي محطة مثل تاميغا، يمكن استخدام الكهرباء الفائضة “لشحن” الخزان، غالبًا خلال النهار. ثم في المساء، عندما تضاء الأضواء والأجهزة في المنازل، يتم تحويل المضخة إلى وضع التوربين وتولد الطاقة.
وقال دييغو دياز بيلاس، الرئيس العالمي للمشاريع والتكنولوجيا في شركة Iberdrola، إن البطاريات الكيميائية لها أيضًا دور تلعبه في تخزين الشبكة: لدى Iberdrola خطط لتوسيع القدرة العالمية لمشاريع البطاريات الخاصة بها إلى 3GWh. لكن حجمها أصغر من الضخ المائي من حيث الطاقة الغاشمة والمدة التي يمكن أن تنتج فيها الكهرباء بكامل طاقتها (ساعتان إلى أربع ساعات لبطاريات الليثيوم أيون، مقابل يوم كامل تقريبًا في تاميجا).
وقال دياز بيلاس: “عندما يكون لديك الكثير من الطاقة الشمسية، فإنها تقترن بشكل جيد للغاية مع البطاريات لأن الطاقة الشمسية تولد في ساعات النهار، ويمكن تفريغ البطاريات عندما لا تكون الشمس مشرقة”. “ولكن عندما يكون لديك أيضا الكثير من الرياح – و50 في المائة من الكهرباء ستأتي من الرياح في أوروبا حوالي عام 2030 – فإنك تحتاج حقا إلى تخزين كميات هائلة من الطاقة”.
التخزين بالضخ موجود منذ قرن من الزمان. تم بناء العديد من المرافق، مثل محطة دراكس كروشان في اسكتلندا، في الستينيات لتخزين فائض الكهرباء من المحطات النووية. اليوم، يمثل الضخ المائي أكثر من 90 في المائة من تخزين الكهرباء العالمي، الكثير منه في الولايات المتحدة، وفقا لوكالة الطاقة الدولية.
ولكن هناك حاجة إلى المزيد. وفي إسبانيا والبرتغال، تمتلك شركة إيبردرولا 100 جيجاوات في الساعة من المخزون الحالي الذي يتم ضخه و170 جيجاوات في الساعة أخرى قيد الإنشاء أو في طور الإعداد. ولدى الصين خطط كبيرة لبناء المزيد.
بمجرد تشييدها، تتمتع المحطات بعمر افتراضي طويل وتصبح بمثابة عمليات مراجحة على أسعار الكهرباء. في تاميجا، تشتري شركة إيبردرولا الطاقة من الشبكة لضخها عندما تكون رخيصة، ثم تبيعها مرة أخرى عندما تكون باهظة الثمن. وفي نظام الطاقة في البرتغال يوم الاثنين، بلغ متوسط السعر خارج أوقات الذروة 54 يورو لكل ميجاوات في الساعة مقارنة بسعر الذروة الذي يبلغ حوالي 78 يورو. قال دياز بيلاس: “هذه هي الطريقة التي تحقق بها الهامش”.
بطل آخر للتخزين بالضخ هو مالكولم تورنبول، رئيس الوزراء الأسترالي السابق الذي قام عندما كان في منصبه بتنسيق مشروع Snowy 2.0 المملوك للدولة، والذي أصبح مرادفًا لتفجيرات التكلفة ومن المقرر أن يكتمل في عام 2028 بتكلفة 8 مليارات دولار (12 مليار دولار أسترالي). ) سعر البطاقة.
“أي شخص لديه مخطط لضخ المياه يكون سعيدًا جدًا. . . وقال في دوره الجديد كرئيس للجمعية الدولية للطاقة الكهرومائية: “أستطيع أن أقول لكم إنهم جميعًا يكسبون المال”. “المشكلة هي تكلفة بناء أخرى جديدة.”
إن النفقات الرأسمالية المطلوبة ضخمة ويمكن أن يستغرق البناء ست سنوات أو أكثر. حصلت شركة Iberdrola على قرض بقيمة 650 مليون يورو من بنك الاستثمار الأوروبي لشراء Tâmega. ويجب على المطورين أيضًا التفاوض بشأن إجراءات الترخيص المعقدة والمعارضة الشديدة من السكان ونشطاء البيئة لخطط هدم المنازل وإغراق الموائل الطبيعية.
ولهذا السبب قالت شركة إيبردرولا إنها تحتاج إلى حوافز أكثر من مجرد فرق الأسعار. وفي تاميجا، حيث حصلت الشركة على ترخيص من الحكومة البرتغالية للعمل لمدة 70 عامًا، تتلقى أيضًا تدفقًا مستمرًا من مدفوعات “سوق القدرة”، والتي يدفعها مشغل الشبكة مقابل إمدادات مضمونة وخدمات أخرى للحفاظ عليها. الشبكة مستقرة.
وفي المملكة المتحدة، تنظر شركات الطاقة نظرة حسد. تتمتع اسكتلندا بإمكانيات كبيرة لاستخدام الطاقة المائية التي يتم ضخها لتخزين الكهرباء المولدة من الرياح. يعد مصنع Drax’s Cruachan مربحًا، لكن الفضل في ذلك يرجع بشكل رئيسي إلى عقود التوريد الموقعة عندما كانت أسعار الطاقة مرتفعة.
وقال إيان كينيرد، مدير الأصول الاسكتلندية في شركة دراكس، إن الهيكل التنظيمي في المملكة المتحدة “ليس جيدًا بما فيه الكفاية”.” للمشاريع الجديدة لأنها لا تتكيف مع فترات الانتظار الطويلة للتخزين بالضخ. وأضاف أن هناك حاجة إلى إصلاحات من أجل “إزالة المخاطر” عن التمويل بالنسبة للمستثمرين.
في إيبيردرولا، قال دياز بيلاس: «لا نحتاج إلى أي شيء فاخر. . . نحن فقط بحاجة إلى تصريح أسرع واستقرار في الإطار التنظيمي. من المضحك حقًا أننا هنا نتحدث عن تقنية عمرها ما يقرب من 100 عام، لكنها مهمة جدًا للمستقبل.
عاصمة المناخ
حيث يلتقي تغير المناخ بالأعمال والأسواق والسياسة. استكشف تغطية FT هنا.
هل أنت مهتم بمعرفة التزامات FT بشأن الاستدامة البيئية؟ تعرف على المزيد حول أهدافنا المستندة إلى العلوم هنا
اكتشاف المزيد من موقع تجاربنا
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
