تنتوي تجنُّب عالم مرافق الطاقة المعقد المقيد باللوائح لصالح عملها مع منتجي الطاقة

**Colin Chapman** · 14-03-2017 04:46 PM

ون: «ثَمَّةَ معيار واحد أهم من أي شيء آخر في الشبكة؛ إنه التكلفة، ثم التكلفة، ثم التكلفة.»بطاريات صغيرةعندما فكر سادوواي لأول مرة في تخزين طاقة الشبكة في عام ٢٠٠٥، نظر إلى مصاهر الألومنيوم من أجل الحصول على إلهام؛ فهذه الآلات الضخمة — والتي يمكن أن تمتد لما يزيد على ٢٠٠ ألف قدم مربع — تستخدم كميات هائلة من الكهرباء لاستخراج الألومنيوم من أكسيد الألومنيوم المنصهر عن طريق التحليل الكهربي. أدرك سادوواي — الذي درس المعادن — أن الصهر يمكن أن يقدم نموذجًا لبطارية قابلة للشحن تتحمل مستويات التيار الكهربي اللازم من أجل شبكة الكهرباء. ويشير قائلًا: «نظرت إلى ذلك وقلت: رائع! يبدو هذا كنصف بطارية! إنه كبير ويمكن تعديل حجمه كما أنه رخيص.»بعد أن جاءت سادوواي فكرةُ بطارية المعادن السائلة، بحث عن الأقطاب المثالية: وانتهى به الأمر باختيار المغنسيوم والأنتيمون لأنهما رخيصا الثمن ويتباعدان بشكلٍ طبيعي عندما يكونان في صورة سائلة؛ فيرتفع المغنسيوم الأخف وزنًا لأعلى، ويستقر الكهرل الملحي السائل بين قطبَي المغنسيوم والأنتيمون؛ مما يشكل خلية من ثلاث طبقات.مقارنة تقنيات تخزين الطاقةالتقنية المميزات العيوبالتخزين بالضخ قدرة عالية، منخفضة متطلبات مكانية خاصةالبطاريات السائلة قدرة عالية كثافة طاقة منخفضةحذافات طاقة عالية كثافة طاقة منخفضةعند الحاجة إلى توليد الطاقة من البطارية إلى الشبكة، تطلق ذرات المغنسيوم من الطبقة العليا — القطب الموجب — الإلكترونات. وأيونات المغنسيوم الناتجة تنتقل عبر الكهرل وتتفاعل مع الأنتيمون، مكونة سبيكة معدنية وتزيد من الطبقة القاعدية للخلية؛ القطب السالب. وعندما تكون البطارية تحت الشحن، فإنها تعمل كالمصهر؛ إذ تحرر المغنسيوم من سبيكته وتعيده عبر الكهرل لينضم مرة أخرى إلى قطب المغنسيوم. وتولد شدة تدفق التيار الحرارة المستخدمة في إبقاء المعادن في حالة منصهرة. (تحولت أمبري لاستخدام سبيكة معدنية أرخص وخليط ملحي، ولكن العمليات الكيميائية تسير بالطريقة نفسها.)في عام ٢٠٠٧، بينما كان برادويل طالبًا في معمل سادوواي، استخدم تقنية المغنسيوم والأنتيمون في صناعة بطارية اختبارية يساوي طول قطرها قطر كوب الخمر الصغير. وبحلول عام ٢٠٠٩، كان قد حصل على ما يقرب من ١١ مليون دولار لتمويل أبحاثه من وكالة مشاريع البحوث المتقدمة – الطاقة، وشركة البترول الفرنسية توتال. وفي العام التالي أنشأ سادوواي وبرادويل شركة سمَّياها ليكويد ميتال باتري كوربوريشن، ثم استطاعا الحصول على تمويل تأسيسي من بيل جيتس وتوتال.توقع مؤسسا الشركة أن العمل الفني سيستغرق فترة أطول من فترة الخمس إلى سبع السنوات التي كان أصحاب رأس المال المغامر مستعدين لمنحهما إياها قبل جنْي أرباحهم؛ لذا لم يأخذا مالًا في البداية من هؤلاء المستثمرين كما فعل الكثير من شركات التكنولوجيا النظيفة الناشئة من قبل. مع ذلك، بحلول صيف ٢٠١١، كان قد حان وقت صنع منتج؛ فاستعان سادوواي بخدمات رئيس تنفيذي جديد — فيليب جودتشيه — ساعد في الحصول على ١٥ مليون دولار من أموال الاستثمارات كان على رأسها أموال من شركة خوسلا فينتشرز. وغيرت الشركة اسمها إلى أمبري؛ تيمنًا باسم كامبريدج، المكان الذي اخترعت فيه التقنية.يقول جودتشيه — مسئول طاقة سابق بولاية ماساتشوستس — إنه في البداية على الأقل أرادت أمبري تجنُّب العمل مع مرافق الطاقة الكهربية؛ فمرافق الطاقة متحفظة وليس لديها إلا حافز مادي قليل أو ضغط تشريعي ضعيف من أجل تجربة تقنيات جديدة. وبدلًا من ذلك سوف تستهدف مبدئيًّا القواعد العسكرية وغيرها من المنشئات المستعدة لدفع المال مقابل الطاقة الاحتياطية مثل مراكز البيانات. وهذه التطبيقات لا تمثل سوقًا ضخمًا، ولكنها ستساعد في إظهار كفاءة البطارية واختبارها.تخطط الشركة لاحقًا في هذا العام لصنع وحدة بحجم الثلاجة عن طريق حزم مئات من البطاريات في حجم قرص الهوكي وربطها بعضها مع بعض على التوالي. ويتوقع الباحثون أنه بحلول عام ٢٠١٤ سوف يجري تجميع ٨٠ من هذه الوحدات لتكوين نموذج تجريبي تجاري كامل الحجم سوف يولِّد ٥٠٠ كيلوواط ويخزن ٢ ميجاواط في الساعة؛ أي ما يكفي لإمداد ٧٠ منزلًا بالولايات المتحدة بالكهرباء ليوم كامل.يشير جودتشيه إلى أنه حتى بعد صنع النموذج التجريبي وعمله، لا تزال أمبري تنتوي تجنُّب عالم مرافق الطاقة المعقد المقيد باللوائح لصالح عملها مع منتجي الطاقة المستقلين، وهي الشركات التي تطور مشاريع الطاقة وتمتلكها. على سبيل المثال، غالبًا ما يوجد في غرب تكساس فائض من طاقة الرياح في الليل، عندما يكون الطلب والسعر في أقل درجاتهما. وسيسمح التخزين في البطاريات لمطوري طاقة الرياح بتقديم هذه الطاقة في أوقات الذروة وجنْي مزيد من المال. ويقول جودتشيه إنه يوجد سوق ناشئ جاذب آخر في المدن التي يمكن أن تكون البطاريات فيها فعالة من حيث التكلفة أكثر من إضافة خطوط طاقة جديدة من أجل الوفاء بذروة الطلب على الكهرباء.كما يقول جودتشيه إنه إذا سارت الأمور على النحو المأمول، فإن أمبري ستكون قادرة على تركيب بطارياتها في سياقات متعددة وتبين لمرافق الطاقة أن هذه التقنية منخفضة المخاطر. وعند هذه المرحلة، يمكن أن تتواصل الشركة مع مرافق الطاقة والهيئات التشريعية في الدولة التي ستقر الاستثمارات في معدات الشبكة. ويمكن أن تصل قيمة سوق منشآت التخزين بعد تحققه بالكامل مليارات الدولارات خلال خمس إلى عشر سنوات.لصنع خلايا بطاريات أمبري، توضع أقطاب المعدن السائل وكهرل الملح السائل في حاوية محكمة الغلق من الصلب مثل المبينة بالصورة (تصوير: جيريد ليدز).لصنع خلايا بطاريات أمبري، توضع أقطاب المعدن السائل وكهرل الملح السائل في حاوية محكمة الغلق من الصلب مثل المبينة بالصورة (تصوير: جيريد ليدز).المالأوضح برادويل ما وصل إليه فريقه حتى الآن بينما كان يحمل خلية من الخلايا الأصلية في حجم كوب الخمر الصغير بجوار الخلايا الأكبر حجمًا بالترتيب: أربع بوصات وست بوصات والخلية الضخمة بحجم ١٦ بوصة. ولكن يواجه باحثو أمبري في الوقت الراهن تحدي مقاربة حجم بطارية المعادن السائلة إلى الحجم الصناعي. ومن بين مهام أخرى، يجب أن يصمموا أغطية محكمة الغلق على الخلايا وينشئوا نظامًا لإدارة الحرارة يضمن أن الحرارة المنبعثة من الشحن والتفريغ كافية لإبقاء المكونات في الحالة السائلة. ولا تزال المجموعة تحدد حجم الوحدة الذي سيقلل تكاليف التصنيع إلى الحد الأدنى، ولكن الخلايا ستكون مربعة الشكل وطول ضلعها بين أربع بوصات إلى ست عشرة بوصة وبارتفاع حوالي بوصتين.تمتلك أمبري من المال ما يكفي لصنع النماذج الاختبارية الأولى. ولكن زيادة حجم الإنتاج سوف تتطلب مزيدًا من رأس المال في وقتٍ لا تنعقد فيه آمال كبيرة على نجاح بيئة التمويل بالنسبة إلى شركات التكنولوجيا النظيفة في المستقبل؛ فبسبب الخوف من العائدات الضعيفة وسلسلة حالات الإفلاس التي حظيت بتغطية إعلامية كبيرة ونفقات بناء القدرة التصنيعية، تخلى الكثير من الممولين المغامرين عن التكنولوجيا النظيفة؛ مما ترك خيارات تمويلية قليلة.العقبات التمويلية كبيرة على نحوٍ خاص بسبب أن الشركات الناشئة في مجال تخزين طاقة الشبكة تواجه تحديات تقنية كبيرة في مجال موجود بالكاد. ويقول بلال زبيري، أحد المستثمرين في شركة جنرال كاتاليست بارتنرز والذي استثمر أمواله في شركة ناشئة تطور تقنية لتخزين طاقة الشبكة اعتمادًا على الهواء المضغوط: «أصحاب رأس المال المغامرون يحبون الدخول في مخاطرات تقنية أو تجارية. ويمكن لبعضهم الدخول في الاثنتين، ولكن الغالبية العظمى لا تفعل.» وتنوي أمبري في المرحلة التالية السعيَ نحو مستثمرين من قطاع الطاقة، على أمل ألا تقدم شركات مثل جنرال إلكتريك وإيه بي بي وسيمنز أموالًا فقط، ولكن أيضًا تقدم مصداقية وخبرة في التصنيع والتسويق. ولكن حتى لو كانت تقنية أمبري لا تشوبها شائبة وحصلت الشركة على كل الأموال اللازمة، فسوف تواجه العقبة نفسها التي واجهها كثير من شركات الطاقة البديلة: الغاز الطبيعي الرخيص. فبما أن الغاز الطبيعي قد أصبح الوقود المفضل لتوليد الطاقة في الولايات المتحدة، أصبح الثمن الذي يجب على أي تقنية لتخزين طاقة الشبكة أن تصل إليه من أجل المنافسة منخفضًا للغاية.ربما في النهاية يكون أهم عامل في صالح أمبري هو الحالة المهترئة التي تعانيها الشبكة نفسها؛ فحالات انقطاع التيار الكهربي على مستويات كبيرة التي سببها إعصارا ساندي وإيرين أوضحت على نحوٍ مؤلم مدى ضعف نظام الطاقة؛ مما أدى بالسياسيين والعامة إلى المطالبة بحلول. يمكن لتخزين طاقة الشبكة أن يضيف المرونة اللازمة بشدة؛ إذ سيوفر طاقة احتياطية للمباني وحتى المجتمعات بينما يسمح لمشغلي الشبكة بحل مشكلة التقلبات في إمدادات الطاقة. ولن تظل هناك حاجة إلى بعض محطات الطاقة الكبيرة المركزية التي يجب صيانتها الآن من أجل ضمان وفاء الإمدادات بالطلب.إن تحقيق هذه الرؤية لنظام كهربي مخزن في مئات من البطاريات الكبيرة سوف يستغرق سنين طوالًا، وسيعني قلب الوضع الراهن في قطاع الطاقة الكهربية. هذه ليست مهمة سهلة، ولكن تؤمن أمبري أن بطاريتها تقدم طريقة للبدء في ذلك.المصدر: اتحاد مرافق تخزين الكهرباءمجال الطاقة والمواد الأوليةإيه بي بيشركة مساهمة | تاريخ التأسيس: ١٨٨٣.تعمل على تحسين قواطع الدائرة لخطوط الكهرباء ذات التيار المستمر العالي الجهد؛ وهي خطوة مهمة من أجل نشر استخدام الطاقة المتجددة