تلعب بطاريات تخزين الطاقة دوراً أساسياً في تحقيق التوازن بين العرض والطلب على الطاقة الكهربائية في شبكات اليوم. عندما يكون هناك كهرباء إضافية تأتي من مصادر متجددة مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح لأن الإنتاج يفوق الحاجة الفعلية في لحظة معينة، فإن هذه البطاريات تمتص تلك الطاقة الزائدة بدلاً من السماح بضياعها. وفي وقت لاحق، عندما يرتفع الطلب خلال فترات الذروة أو بعد الظهر في أيام الصيف الحارة، تطلق هذه البطاريات الطاقة المخزنة مجدداً إلى الشبكة. أظهرت الدراسات أن تركيب أنظمة تخزين بالبطاريات يمكن أن يعزز موثوقية الشبكة بنسبة تقارب 15 بالمئة، مما يجعلها ضرورية للحفاظ على استقرار مستويات الجهد الكهربائي وثبات الترددات. ومع دخول المزيد من الطاقة النظيفة إلى شبكاتنا، تصبح إدارة الطاقة المرنة بهذا الشكل أكثر أهمية، إذ لا يهب الرياح دائماً، ولا تشرق الشمس كل يوم، لذا فإن وجود خيارات احتياطية موثوقة أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى.
للمهتمين بحلول محددة، تنتج العديد من الشركات بطاريات تخزين طاقة مبتكرة توفر كفاءة في حفظ الطاقة واستجابة سريعة لتغيرات ظروف العرض والطلب.
تتنامى إمكانية توزيع الطاقة اللامركزي بسرعة بسبب تحسن تقنيات تخزين الطاقة في الوقت الحالي. يمكن للأفراد والشركات الآن إنتاج طاقتهم الخاصة، وتخزينها محليًا، ثم استخدام ما يحتاجونه متى احتاجوا لذلك. هذا يقلل الاعتماد على تلك المحطات الكهربائية المركزية الكبيرة التي اعتدنا الاعتماد عليها جميعًا. عندما تحدث مشكلة في الشبكة الرئيسية، فإن المجتمعات التي لديها أنظمة طاقة محلية تتحمل الأزمات بشكل أفضل. خذ على سبيل المثال سان دييغو، حيث استمرت الأحياء التي تستخدم الطاقة الشمسية مع أنظمة تخزين في العمل حتى عندما ضرب الانقطاع الكهربائي الشامل المدينة الصيف الماضي. معظم الأماكن التي تتحول إلى هذا النموذج تشهد تقليلًا في الضغط على خطوط الطاقة الرئيسية، وتدفع عمومًا مبالغ أقل مقابل الكهرباء أيضًا. ولا ننسَ أيضًا الشبكات الدقيقة (مايكروجرد). هذه الأنظمة الصغيرة المستقلة ذاتية التشغيل والمدعومة بتقنيات تخزين جيدة تحافظ على استمرار الخدمات الأساسية خلال فترات الانقطاع الكبيرة، مما يعني أن المستشفيات تظل قادرة على العمل، ويمكن للمتاجر الغذائية تبريد الطعام حتى تعود الكهرباء إلى وضعها الطبيعي.
من خلال دعم إنتاج واستخدام الطاقة المحلي، تسهم هذه الأنظمة ليس فقط في تقليل تكاليف الطاقة ولكن أيضًا في تحقيق أهداف الاستدامة والمرونة البنية التحتية، مما يفتح الطريق لتعزيز الاستقلال الطاقوي.
يلعب تخزين الطاقة دوراً محورياً في حل مشكلة عدم اتساق الطاقة الناتجة عن الألواح الشمسية وتوربينات الرياح، مما يضمن توفر الكهرباء عند الحاجة الفعلية إليها. تعمل بطاريات التخزين عن طريق التقاط الطاقة الزائدة الناتجة في الأيام المشمسة أو الليالي العاصفة وتخزينها حتى يقل الإشعاع الشمسي أو هبوب الرياح. هذا التوازن يمنع شبكة الكهرباء من التذبذب الشديد، وهو أمر يكتسب أهمية متزايدة مع تحول المزيد من المنازل والشركات إلى مصادر الطاقة المتجددة. وبحسب الدراسات الحديثة، فإن دمج هذه الأنظمة البطارية مع مصادر الطاقة النظيفة يقلل الاعتماد على محطات الفحم والغاز التقليدية بنسبة تصل إلى 30 بالمئة في كثير من الحالات. والنتيجة؟ انبعاثات أقل من الغازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي، مع ضمان استمرار تشغيل المصابيح والأجهزة الكهربائية بكفاءة في المجتمعات المحيطة.
أصبحت عملية التنقل في أوقات إنتاج الطاقة مهمة للغاية لاستغلال أفضل لشبكات توزيع الطاقة. تسمح بطاريات التخزين للشركات بتخزين الكهرباء المُنتجة في الليل أو في الساعات المبكرة من الصباح عندما يكون الطلب منخفضًا، ثم تطلق هذه الطاقة المخزنة في الأوقات التي يزداد فيها الطلب بشكل كبير في المساء والفترات المسائية. الجانب المالي هنا مهم أيضًا. فشركات الطاقة تحقق أرباحًا أكبر من بيع ما تم تخزينه بأسعار أعلى، في حين يدفع الأشخاص العاديون في المجمل فواتير شهرية أقل. تعمل هذه الأنظمة البطارية بشكل أكثر كفاءة عندما تُفعّل في أوقات الذروة الأعلى تكلفة، مما يقلل التكاليف بشكل عام. خاصةً بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يجعل هذا النوع من إدارة الوقت هذه المشاريع الخضراء مربحة فعليًا. ومع سعينا جميعًا للابتعاد عن الوقود الأحفوري، يساعدنا التحكم الأفضل في توقيت تدفق الطاقة في حماية البيئة وتحقيق وفورات مالية في آنٍ واحد.
تسعى كاليفورنيا لتحقيق نسبة 80٪ من الطاقة المتجددة بحلول عام 2030، ويلعب تخزين الطاقة دوراً أساسياً في الحفاظ على استقرار شبكة الكهرباء خلال هذه المرحلة الانتقالية. أظهرت اختبارات ميدانية أن منشآت البطاريات الكبيرة، عندما تبدأ بالعمل، تساعد في التعامل مع التقلبات في طاقة الشمس والرياح، في حين تقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري. وقد خفضت بعض البرامج التجريبية بالفعل كمية الكهرباء المستهلكة خلال فترات الذروة، مما يجعل البطاريات استثماراً منطقياً بينما نتجه نحو مصادر طاقة أنظف. في المستقبل، ستكون هذه الحلول الخاصة بالتخزين ضرورية إذا أرادت كاليفورنيا تحقيق أهدافها الخضراء دون التأثير على توفير خدمة كهرباء موثوقة في جميع أنحاء الولاية.
لقد انخفضت تكاليف بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير في السنوات الأخيرة، حيث انخفضت بنسبة 89٪ تقريبًا منذ أوائل العقد الثاني من القرن العشرين. وقد حوّلت هذه التوفيرات الكبيرة هذه البطاريات إلى الخيار المفضل لمعظم احتياجات تخزين الطاقة، وهو ما يفسر سبب انتشارها الآن من المصانع إلى المنازل. يحب الناس هذه البطاريات لأنها تعمل بشكل جيد مع تكلفة أقل من البدائل، مما يجعلها خيارات عملية لكل من الأسر الصغيرة التي تحتاج إلى طاقة احتياطية والشركات الكبيرة التي تحتاج إلى دعم الشبكة. تشير الأرقام الصناعية إلى نفس القصة بوضوحٍ كبير، حيث تسيطر بطاريات الليثيوم أيون على أكثر من 90٪ من حصة السوق الحالية، مما يُظهر مدى ثقة الشركات في هذه التكنولوجيا. ويعني انتشارها بشكل أساسي أنه عندما يتحدث أحدهم عن تخزين الكهرباء في الوقت الحالي، فإنه يشير عادةً إلى أنظمة الليثيوم أيون. تربط هذه البطاريات فعليًا بين الطرق القديمة لتوليد الطاقة والمناهج الخضراء الجديدة التي نراها تتطور من حولنا اليوم.
تُعدّ البطاريات التدفقية والبطاريات ذات الحالة الصلبة منافسين جديين متزايدَي القوة أمام تقنية الليثيوم أيون التقليدية، وذلك بشكل أساسي لأنها تدوم لفترة أطول وتتضمن معايير أمان أفضل. تعمل البطاريات التدفقية بشكل ممتاز في المشاريع الكبيرة نظرًا لإمكانية توسيع سعة التخزين بشكل منفصل عن إخراج الطاقة، وهي ميزة تُلبّي الاحتياجات طويلة المدى للطاقة بشكل أفضل من الخيارات الحالية. أما البطاريات ذات الحالة الصلبة فتقلل من مخاطر الحرائق ومشاكل ارتفاع درجات الحرارة، ولذلك يراقبها كثيرون عن كثب لاستخدامها في الشبكات الكهربائية. كما تتميز هذه الأنواع الجديدة من البطاريات بكثافة طاقة أعلى في مساحات أصغر أيضًا. ما يجعل هذه الابتكارات بارزة ليس فقط ما تقدمه في الوقت الحالي، بل أيضًا الطريقة التي تجذب بها الاستثمارات نحو حلول أكثر ذكاءً للشبكات الكهربائية. حقيقة أن كلا النهجين يوفّران عمليات تشغيل أكثر أمانًا مع إمكانية التوسع تمثل خطوة كبرى إلى الأمام في بناء أنظمتنا للطاقة المستدامة، وهو أمر يندرج تمامًا ضمن الجهود العالمية الرامية إلى الانتقال إلى الطاقة النظيفة.
استخدام بطاريات السيارات الكهربائية القديمة في أنظمة تخزين الطاقة الثابتة يُعد من الناحية البيئية فكرة جيدة، كما أنه يساعد في تقليل التكاليف أيضًا. أظهرت الأبحاث أنه عندما تعيد الشركات استخدام هذه البطاريات بدلاً من تصنيع بطاريات جديدة من الصفر، فإنها توفر تكاليف المواد وتساعد في تقليل كميات النفايات الإلكترونية التي تتراكم في كل مكان. ومع دخول ملايين السيارات الكهربائية إلى الطرق سنويًا، هناك إمكانات حقيقية للاستفادة من هذه المخزونات لتلبية احتياجات الطاقة الاحتياطية، خاصة في فترات الذروة في أوقات المساء. ولا يقتصر الأمر على إعطاء بطاريات الاستخدام الثانية فرصة جديدة، بل إن هذه الممارسة تدعم بالفعل عمليات أكثر نظافة عبر قطاع الطاقة ككل. ومع استمرار تسارع الانتقال إلى السيارات الكهربائية، فإن تحويل بطاريات السيارات المستعملة إلى خيارات لتخزين الطاقة على الشبكة يُعد دعمًا أساسيًا خلال فترات الاستهلاك المرتفع. إن إعادة تدوير البطاريات هذه تساعد في إدارة الأحمال الكهربائية بشكل أفضل وتقربنا أكثر من ذلك المستقبل الطاقي الأنظف الذي يتحدث الجميع عنه.
يسيطر آسيا والمحيط الهادئ حاليًا على حوالي 45٪ من سوق تخزين الطاقة العالمي، مما يجعلها القيادة الواضحة في هذا القطاع. ويعود السبب في ذلك إلى حد كبير إلى ما تقوم به الصين مؤخرًا من استثمارات ضخمة في مرافق التخزين. ومن المخطط أن تضيف بكين حوالي 31 جيجاواط من سعة تخزين البطاريات الجديدة خلال العقد القادم. ومن شأن هذا النوع من التوسع أن يساعد بشكل كبير في تثبيت شبكات الطاقة وتحسين كفاءتها خلال فترات الذروة. كما أن الدفع باتجاه زيادة السعة التخزينية لا يتعلق فقط بتلبية احتياجات الطاقة الحالية، بل يعكس أيضًا مدى جدية العديد من الدول الآسيوية تجاه مصادر الطاقة المتجددة. ولقد أطلقت حكومات المنطقة مختلف الحوافز والتشريعات التي تهدف إلى تسريع اعتماد التكنولوجيا الخاصة بالتخزين من قبل الشركات والمنازل. وبدون شك، تساعد هذه الجهود في ترسيخ موقع آسيا كلاعب رئيسي في سوق تخزين الطاقة العالمي.
يتسارع نمو سوق تخزين الطاقة في أمريكا الشمالية بشكل ملحوظ في الوقت الحالي، حيث بلغ معدل النمو السنوي المركب حوالي 29%. يعود جزء كبير من هذا الزخم إلى التحولات التنظيمية، وخاصة الأمر التنظيمي FERC 841 الذي يسمح للأنظمة التخزينية بالانضمام مباشرةً إلى أسواق الطاقة. ما المقصود بذلك؟ هذا يعني فتح الأبواب أمام أفكار جديدة وجذب المزيد من الجهات المهتمة بهذا المجال. يرى المراقبون في القطاع أن هذه الأنواع من التنظيمات ستدفع قدماً نحو تركيب المزيد من أنظمة التخزين عبر القارة على المدى الطويل. إن النظر إلى سرعة التقدم التي تشهدها الأمور تُظهر مدى جدية الدول في أمريكا الشمالية بشأن دمج تقنيات تخزين أفضل في شبكات الطاقة لديها. وبصراحة، من الذي يستطيع الاعتراض على شيء يساعد في خفض التكاليف وحماية الكوكب في الوقت نفسه؟
من المتوقع أن تصل سعة تخزين الطاقة العالمية إلى نحو 278 غيغاواط بحلول منتصف القرن وفقاً للتقديرات الحديثة. هذا النوع من النمو يظهر ما تقوم به العديد من الدول فيما يتعلق بالطاقة النظيفة في الوقت الحالي. تواصل البطاريات الأفضل الظهور بينما تصدر الحكومات قوانين تدعم تطوير أنظمة التخزين. يرى خبراء الطاقة من مختلف أنحاء العالم أن التخزين بات أمراً بالغ الأهمية إذا أردنا تحقيق أهدافنا المناخية والحفاظ على استمرارية التغذية الكهربائية عند الانتقال إلى المصادر المتجددة. ومع نمو هذه القدرة على التخزين، يصبح من الواضح سبب أهمية التخزين بالنسبة لكيفية عمل الكهرباء في المستقبل. نحن نبني شبكات كهربائية أكثر قدرة على التعامل مع التقلبات بشكل أفضل وأطول دون الإضرار بالكوكب.
تلقت عمليات توزيع الطاقة دفعة كبيرة بفضل التعلم الآلي، وذلك بفضل تنبؤات أفضل بالطلب تساعد في تعظيم استخدام البطاريات. عند النظر في أنماط استهلاك الطاقة السابقة، تحدد هذه الخوارزميات الذكية متى يتم تخزين الطاقة ومتى يتم إطلاقها، مما يقلل من التكاليف ويجعل النظام بأكمله يعمل بشكل أفضل. تشير بعض الدراسات أيضًا إلى أرقام فعلية - حيث ساعد استخدام التعلم الآلي في إدارة الشبكة في توفير حوالي 15٪ من تكاليف الطاقة وفقًا للنتائج الحديثة. ما يجعل هذا التطور مثيرًا للاهتمام هو كيف أن التوزيع التنبؤي يواصل تحسين كل من أنظمة تخزين البطاريات والأداء العام للشبكات الذكية عبر المواقع المختلفة.
تُعد محطات الطاقة الافتراضية، أو ما يُعرف اختصارًا بـ VPPs، تغييرًا جذريًا في طريقة إدارة الطاقة على مستوى الشبكة. تعمل هذه الأنظمة على تجميع مصادر الطاقة المتناثرة من مختلف الأنواع مثل البطاريات والألواح الشمسية لتعمل معًا كوحدة طاقة ضخمة واحدة. ما يميز هذا النهج هو قدرته على تحقيق توازن أفضل في الطلب على الكهرباء، وتوجيه تدفق الطاقة إلى حيث تكون الحاجة إليها أكبر، مما يجعل النظام الكهربائي ككل أكثر مقاومة للاضطرابات. نحن بدأنا نشهد انتشارًا متزايدًا لهذه المحطات الافتراضية، مما يعني أن الشركات الصغيرة وحتى أصحاب المنازل قد يكونون قادرين قريبًا على بيع الطاقة الزائدة في السوق بدلًا من الاعتماد فقط على شركات المرافق التقليدية. وبما أننا ننظر إلى الوضع الحالي، لا شك أن تقنية VPPs ستساهم بشكل كبير في توسيع قدرتنا على تخزين الطاقة المتجددة، مما يجعل الطاقة النظيفة في متناول الجميع أكثر من أي وقت مضى.
نلاحظ حركة مثيرة للاهتمام في عالم تخزين الطاقة نحو أنظمة ذات مدة أربع ساعات في الآونة الأخيرة. إنها تساعد حقاً في الحفاظ على استقرار شبكة الطاقة عندما يكون ذلك الأكثر أهمية، وإدارة فترات الطلب المتزايد التي تُجهد شبكاتنا الكهربائية بشكل كبير. ما يميز هذه الأنظمة هو قدرتها على إطلاق الكهرباء المخزنة فور الحاجة إليها، وخاصة أثناء الانقطاعات أو الزيادات المفاجئة في الاستهلاك. وقد كان المحللون في الصناعة صريحين جداً في الآونة الأخيرة، حيث يدفعون بقوة نحو تبني هذه الأنظمة على نطاق واسع في مختلف المناطق، لأن هذه الأنظمة تعمل بشكل جيد سواء كنا بحاجة إلى طاقة احتياطية للمستشفيات أو نرغب فقط في تسوية التقلبات اليومية في استهلاك الطاقة. ومع ازدياد انتشار المصادر المتجددة في مزيج الطاقة لدينا، تزداد أهمية خيارات التخزين الموثوقة بشكل كبير. ولا تظهر هذه الاتجاهات أي علامات على التباطؤ في المستقبل القريب، حيث يدرك المجتمع في كل مكان قيمة الاستثمار في بنية تحتية أكثر ذكاءً للشبكة الكهربائية.