جوجل تريد توفير الطاقة الخاصة بك

يستثمر عملاق التكنولوجيا في تطوير التكنولوجيا التي ستجعل استخدام الطاقات المتجددة أكثر كفاءة واقتصادية. هل ستغير العالم مرة أخرى؟

بقلم الدكتور دانييل مادير، زيفاتا، وكالة أنباء العلوم والبيئة

في السنوات الأخيرة، قامت شركة Alphabet، الشركة الأم لشركة Google، بتشغيل قسم تجريبي حاز على الاسم الواعد "الشركة X". ينخرط القسم في البحث في المجالات التكنولوجية "خارج الصندوق" - أي تلك التي لديها فرص منخفضة للجدوى الحالية ولكن مع القدرة على التأثير بشكل كبير على الحياة والعالم. تشمل الدراسات المعروفة عن Google X-Men، من بين أمور أخرى، مشروع Google للسيارة ذاتية القيادة ومشروع إنشاء شبكة إنترنت لاسلكية عالمية التي يتم وضع أجهزة الإرسال الخاصة بها على البالونات.

بالإضافة إلى ذلك، يتعامل القسم X أيضًا مع التطوير تكنولوجيا تخزين الطاقةوالتي ينبغي أن تحل المشكلة الرئيسية لقطاع الكهرباء العالمي: القدرة المحدودة للغاية على تخزين الطاقة. على الرغم من أنه حتى اليوم هناك منتجات صغيرة الحجم في هذا المجال، مثل البطاريات التي تحول الكهرباء إلى طاقة كيميائية متاحة للتحويل مرة أخرى إلى طاقة كهربائية للاستخدام البسيط. ومع ذلك، لا يزال لا توجد وسيلة لتخزين الكهرباء على نطاق واسع (على مستوى المدينة أو الولاية). لذلك يعتمد قطاع الكهرباء على إنتاج الكهرباء بحجم أكبر قليلاً من الحجم المتوقع للاستخدام، وذلك لتجنب حالات الاستخدام التي تتجاوز التوقعات - وفي مثل هذه الحالة يكون هناك خطر على الإمداد المستقر والمستمر للكهرباء. الكهرباء لجميع العملاء. وهذا الاستقرار في شبكة الكهرباء يكاد يكون أمرا مفروغا منه في البلدان المتقدمة، ويتم بذل جهود كبيرة للحفاظ عليه. ومن العيوب الكبيرة لهذه الطريقة أنه يتم بشكل منتظم إنتاج فائض من الكهرباء لا يتم استخدامه ويتم إهداره بالفعل.

الاعتماد على الطقس

من أكبر مشاكل التنفيذ الناجح للطاقات المتجددة هو أن معظمها لا يوفر الطاقة بكمية ثابتة ومعروفة مسبقاً، لأن معظمها يعتمد على الطقس (الشمس والرياح وغيرها). ولذلك، لا يمكن حالياً التخطيط لاقتصاد الطاقة بالاعتماد على الطاقات المتجددة فقط. وتسعى التقنيات الجديدة لتخزين الطاقة إلى حل هذه المشكلة ومنع هدر الكهرباء الزائدة التي يتم إنتاجها كل ساعة من خلال تخزينها واستخدامها عند الحاجة.

الأرقام تتحدث عن نفسها: في الفترة 2013-2010 تقريبًا6.5-11.5 نسبة من الكهرباء المنتجة سنويا في إسرائيل. هذه كهرباء غير ضرورية يتم إنتاجها على نطاق يساوي تقريبًا كل الكهرباء التي تنتجها محطة كهرباء هاجيت في الكرمل (حوالي 1400 ميغاواط، اعتبارًا من عام 2013) لمدة عام.

تركز الفئة X على تخزين الطاقة في شكل طاقة حرارية (حرارة وباردة). المشروع يسمى مشروع مالطا، بما في ذلك المضخة الحرارية التي تخلق اختلافات في درجات الحرارة (الطاقة الكامنة): يتم تخزين الحرارة في الملح المنصهر، ويتم تخزين البرد في سائل التبريد. يتم حفظ هذه المواد في حاويات معزولة حرارياً تمنع فقدان الحرارة/البرودة للبيئة وبالتالي تمنع فقدان الطاقة المخزنة. وفي وقت لاحق، عند الحاجة إلى الكهرباء، يتم استخدام الفرق في درجة الحرارة بين الملح المنصهر والمبرد لتشغيل محرك حراري ينتج الكهرباء من الطاقة الكامنة ويتم تغذية الكهرباء إلى شبكة الكهرباء.

مبدأ التشغيل يشبه الدينامو/المولد الموجود في السيارة، والذي يحول الطاقة الحركية الناتجة عن دوران المحرك (طاقة الحركة) إلى طاقة كهربائية، يتم تخزينها في بطارية (على شكل طاقة كيميائية). تستخدم البطاريات القياسية المعادن الثمينة على نطاق واسع، وبعضها غير شائع بشكل خاص (مثل الليثيوم)، وبعضها شديد السمية (مثل الرصاص) وبالتالي يسبب مشاكل بيئية. كما أن البطاريات تفقد نسبة كبيرة من كفاءتها بعد بضع سنوات من الاستخدام.

المواد متوفرة ورخيصة

إن تقنية تخزين الطاقة الحرارية من Google قادرة على تخزين الطاقة بكثافة عالية، وتستخدم مواد متاحة ورخيصة (الملح العادي وغاز التبريد) لا تشكل مخاطر بيئية كبيرة. كما يمكن إعادة شحن النظام بالطاقة في عدد كبير من الدورات لعقود دون انخفاض في الوظيفة. ويتميز النظام الجديد بالمرونة ويمكن بسهولة زيادة السعة التخزينية للنظام الحالي عن طريق إضافة حاويات إضافية.

التحديات الرئيسية في هذه التكنولوجيا هي الحد الأقصى لمنع فقدان الحرارة/البرودة من النظام، ومقاومة النظام للظروف التي يعمل فيها، وتصميم نظام فعال مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة، وأن النظام الكامل سيكون له سعر جذاب.

وقام القسم العاشر ببناء نموذج أولي صغير لإثبات الجدوى التكنولوجية للمشروع، ويعمل القائمون عليه حاليًا على تحسين النظام وربطه بأنظمة أخرى من أجل إنشاء منشأة تجريبية على نطاق أوسع، لإثبات الجدوى الاقتصادية.