العلماء يطورون بطارية "حديد - هواء" تخزّن الكهرباء لعدة أيام!

طُوّرت بطارية "حديد-هواء" ( Iron-Air) في الولايات المتحدة يمكنها تخزين الكهرباء من محطات طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية لعدة أيام في كل مرة، وتفريغها ببطء إلى الشبكة.

وستُساعد في معالجة تغير المناخ من خلال تقليل الحاجة إلى محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري، وفقا لشركة Form Energy الناشئة للتكنولوجيا، من ماساتشوستس، الولايات المتحدة.

وتعد بطارية Iron-Air "فئة جديدة من نظام تخزين الطاقة الفعال من حيث التكلفة لعدة أيام"، والتي يمكنها تغذية الكهرباء لمدة 100 ساعة بتكلفة 1/10 من تكلفة الليثيوم أيون، "الكأس المقدسة" من حيث الطاقة المتجددة تكنولوجيا الطاقة.

وصُنّعت باستخدام الحديد، وهو أحد أكثر العناصر شيوعا على الأرض، ويعمل عن طريق استنشاق الأكسجين وتحويل الحديد إلى صدأ وإعادة الصدأ إلى الحديد.

ونظرا لأنه يأخذ الأكسجين ويحول الحديد ذهابا وإيابا، يتم شحن البطارية وتفريغها، وهي عملية تحافظ على تخزين الطاقة لفترة أطول.

وإذا استمر التطوير بوتيرة سريعة، تأمل Form Energy أن تعمل البطاريات الأولى على تزويد الشبكة بحلول عام 2025.

وسيؤدي هذا إلى حل واحدة من أكثر المشكلات التي تواجه الطاقة المتجددة، وهي كيفية تخزين كميات كبيرة من الكهرباء بتكلفة زهيدة وتزويدها بشبكات الطاقة عندما لا تشرق الشمس للألواح الشمسية أو عندما لا تهب الرياح للتوربينات.

وتواجه الشبكة الكهربائية الآن تحديا في كيفية إدارة هذا التباين في العرض دون التضحية بموثوقية الطاقة أو القدرة على تحمل التكاليف.

وتدعي Form Energy أن نظام البطارية الجديد هو الحل لهذه المشكلة المتزايدة.

وقال ماتيو جاراميلو، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Form Energy، إنهم أجروا مراجعة واسعة لجميع التقنيات المتاحة وانتهى بهم الأمر بإعادة اختراع بطارية الحديد الهوائية. وأجري ذلك من أجل "تحسينه لتخزين الطاقة لعدة أيام للشبكة الكهربائية".

وتقول الشركة إن البطارية التي تطورها ستسمح للبلدان بالتقاعد الكامل من الأصول الحرارية مثل محطات توليد الطاقة بالفحم والغاز الطبيعي.

وقال جاراميلو: "من خلال هذه التكنولوجيا، نتصدى لأكبر عائق أمام إزالة الكربون العميق: توفير الطاقة المتجددة متى وأينما دعت الحاجة، حتى خلال أيام متعددة من الطقس القاسي أو انقطاع الشبكة".

وقالت الشركة إنها ستكون أيضا أرخص. وتستخدم خلية بطارية الليثيوم والحديد معادن النيكل والكوبالت والليثيوم والمنغنيز التي تصل تكلفتها إلى 80 دولارا لكل كيلوواط/ساعة من التخزين.

وباستخدام الحديد، تأمل Form في الحصول على أقل من 6 دولارات لكل كيلوواط/ساعة من حيث تكاليف المعادن لكل خلية، وتعبئتها في نظام بطارية كامل لتظل التكلفة أقل من 20 دولارا لكل كيلوواط/ساعة من تخزين الطاقة.

ويشمل المستثمرون في الشركة Breakthrough Energy Ventures، وهو صندوق استثمار مناخي مدعوم من بيل غيتس وجيف بيزوس وآخرين. وحصلوا أيضا على تمويل من شركة صناعة الصلب العملاقة ArcelorMittal، وهي شركة عالمية رائدة في إنتاج خام الحديد.

وتعمل Form Energy مع ArcelorMittal على تطوير مواد الحديد التي ستوفرها ArcelorMittal بشكل غير حصري لأنظمة بطاريات Form.

وتخطط الشركة لمصدر الحديد محليا في الولايات المتحدة، ثم بناء بطاريات بالقرب من مكان وجودها، بما في ذلك داخل American Iron Range في مينيسوتا لشركة Great River Energy.

وقال غريغ لودكوفسكي، الرئيس العالمي للبحث والتطوير في ArcelorMittal، الذي سيوفر الحديد، إن Form Energy كانت تقود تطوير حلول تخزين بطاريات طويلة الأمد على نطاق الشبكة.

وقال: "إن تقنية تخزين الطاقة متعددة الأيام التي طوروها تحمل إمكانات مثيرة للتغلب على مشكلة الإمداد المتقطع للطاقة المتجددة".

وتأسست الشركة من قبل رائد بطاريات الليثيوم، ييت مينغ تشيانغ، الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجاراميلو، الذي درس الاقتصاد قبل الانتقال إلى تكنولوجيا البطاريات، بما في ذلك فترة سبع سنوات في تسلا. وقال تشيانغ لصحيفة وول ستريت جورنال: "يتمتع الفريق المؤسس بخبرة 100 عام في مجال البطارية".

وفي أوائل عام 2018، بدأت أولى الاختبارات الصغيرة لتقنية البطاريات الجديدة، وفي عام 2020، تمكنوا من شراء براءات اختراع لشركة بطاريات مقرها ولاية أريزونا.

وسيشهد التصميم النهائي تجميع 20 خلية فردية في بطارية مع تجميع آلاف البطاريات معا داخل المستودع.

وسيقوم كل مستودع بعد ذلك بتخزين ما يكفي من الكهرباء لمدة أسبوع، ويستغرق الشحن بالكامل أياما ولكن تُفرّغ على مدار 150 ساعة.

وستُشحن بواسطة محطات الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية أثناء التشغيل، لإنشاء عازلة لمدة 150 ساعة عندما لا تنتج الطاقة، وبالتالي ضمان استمرار إمداد الكهرباء للشبكة.

المصدر: ديلي ميل