21 دسامبر 2023-منابع انرژی تجدیدپذیر، ذخیره انرژی
آلن گرین شیلدز، مدیر بخش اروپا در ESS Inc.، در مورد اهمیت ذخیره انرژی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر و چگونگی کمک به اهداف کربن زدایی صحبت می کند.
از آنجایی که تقاضای جهانی برق همچنان در حال افزایش است و نادیده گرفتن اثرات تغییرات آب و هوایی غیرممکن است، کشورها در تلاش هستند تا تقاضای انرژی فعلی و آتی را با منابع انرژی تجدیدپذیر برآورده کنند.
با این حال، با افزایش تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، واضح است که فناوری‌ها و نوآوری‌های جدید برای انطباق شبکه طراحی شده برای نیروگاه‌های بزرگ و مرکزی نیروگاه‌های فسیلی با انرژی متناوب بادی و خورشیدی مورد نیاز خواهد بود.
یکی از این دسته از فناوری‌های جدید، ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه خواهد بود که نقشی محوری در بهره‌برداری از پتانسیل منابع انرژی تجدیدپذیر و تضمین در دسترس بودن انرژی پاک در صورت نیاز ایفا می‌کند.
قدرت بیشتر، قدرت پاک تر
در حال حاضر برق حدود 20 درصد از کل مصرف انرژی نهایی جهان را تشکیل می دهد. با این حال، با گسترش دسترسی به برق و افزایش سرعت به سمت برقی‌سازی کامل ساختمان‌ها و حمل‌ونقل، پیش‌بینی می‌شود که تقاضای برق به طور قابل توجهی رشد کند.
آژانس بین المللی انرژی تخمین می زند که تقاضای جهانی برق بین سال های 2022 تا 2030 بین 23 تا 30 درصد و تا سال 2050 بین 75 تا 150 درصد رشد خواهد کرد.
خبر خوب این است که بر اساس روندهای فعلی، آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که منابع انرژی تجدیدپذیر بر ظرفیت‌های جهانی مورد نیاز تسلط خواهند داشت و 75 تا 80 درصد از کل ظرفیت جدید تا سال 2050 را تشکیل می‌دهند.
علاوه بر نیاز آشکار به کربن زدایی سیستم های انرژی برای رسیدگی به تغییرات آب و هوایی، رویدادهای ژئوپلیتیک اخیر بر نیاز به امنیت انرژی تاکید کرده است. سوخت‌های فسیلی، با زنجیره‌های تامین محدود که گاهی اوقات به مناطق غیرقابل اعتماد از نظر ژئوپلیتیکی متکی است، یک تهدید خاص امنیت انرژی است.
با توجه به اینکه 60 درصد از ذخایر گاز طبیعی جهان تنها در چهار کشور متمرکز شده است، خطرات اقتصادی و عملی ناشی از تکیه بر گاز برای تامین انرژی اقتصاد جهانی آشکار شده است.
انقلاب منابع انرژی تجدیدپذیر
منابع تجدیدپذیر فناوری آینده دور نیست. تولیدات بادی و خورشیدی در حال حاضر سهم قابل توجهی از تقاضای انرژی فعلی را برآورده می کنند.
در بریتانیا، 24.5 درصد از برق توسط توربین های بادی در سال 2022 تولید شده است که برای تامین انرژی 22.8 میلیون خانه کافی است. این حرکت قرار است با مزرعه بادی فراساحلی Dogger Bank که به تازگی عملیاتی شده است، ادامه یابد، که می تواند سالانه تا 6 میلیون خانه را تامین کند.
در حالی که نگرانی‌ها در مورد تغییرات آب و هوایی موجب استقرار قابل توجه منابع تجدیدپذیر شده است، آب و هوا دیگر تنها محرک آن نیست. هزینه انرژی های تجدیدپذیر در سال های اخیر به سرعت کاهش یافته است. امروزه انرژی خورشیدی و باد مقرون به صرفه ترین منابع برق در 96 درصد بازارهای جهانی هستند.
تولید گاز به طور متوسط حدود 48 دلار در هر مگاوات ساعت، با تولید زغال سنگ حدود 74 دلار در هر مگاوات ساعت، در مقایسه با 46 و 45 دلار، به ترتیب برای بادی و خورشیدی در ساحل.
با هزینه های کم و افزایش نگرانی های اقلیمی، منابع انرژی تجدیدپذیر به شکل غالب تولید انرژی جدید در سال های آینده آماده می شود.با این حال، در حالی که این روندها دلیلی برای خوش بینی در مورد دستیابی به اهداف آب و هوایی ایجاد می کند، انرژی های تجدیدپذیر چالش های خاص خود را دارند. به دلیل ماهیت خود، انرژی باد و خورشید متناوب هستند. به عبارت دیگر، باد و آفتاب در زمان واقعی به تقاضای انرژی جامعه پاسخ نمی‌دهند.
اهمیت ذخیره انرژی
با روند رو به رشد استقرار انرژی های تجدید پذیر چالش های جدیدی به وجود آمده است. با رشد منابع انرژی تجدیدپذیر، اپراتورهای شبکه ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضای برق را دشوارتر می دانند و به این دلیل است که در حالی که انرژی باد و خورشید فراوان هستند، زمان در دسترس بودن آنها ممکن است با تقاضای انرژی در شبکه مطابقت نداشته باشد.
خوشبختانه، فن‌آوری‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی در حال ورود به بازار هستند که می‌توانند ساعت‌ها انرژی تجدیدپذیر را برای تخلیه در صورت نیاز ذخیره کنند. در مقیاس کافی، ذخیره انرژی شبکه را تثبیت می کند و انرژی حاصل از انرژی های تجدیدپذیر را ذخیره می کند تا شبکه بتواند 24/7 با انرژی پاک کار کند.
ذخیره انرژی مفهوم جدیدی نیست. نیروگاه آبی تلمبه‌شده برای دهه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، جایی که آب در طول دوره‌های تولید آب بیش از حد به یک مخزن پمپ می‌شود و در صورت نیاز برای تولید انرژی به سرازیری جریان می‌یابد.
اخیراً، فناوری لیتیوم یون، همان فناوری باتری مورد استفاده در لپ‌تاپ یا تلفن هوشمند شما، در مقیاس شبکه نیز به کار گرفته شده است. با این حال، هر دو فناوری دارای معایبی هستند. ساخت هیدرولیک پمپی گران است و برای کار به جغرافیای خاصی نیاز دارد. باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند به خوبی برای ذخیره و تامین انرژی برای دو تا چهار ساعت کار کنند، اما در مدت زمان طولانی‌تر غیراقتصادی هستند.علاوه بر این، تاسیسات لیتیوم یون در مقیاس بزرگ با خطرات ایمنی ناشی از آتش سوزی و مواد سمی همراه است.
حتی اگر یک مفهوم جدید نباشد، روشن شده است که منابع تجدیدپذیر جدیدی برای پاسخگویی به نیازهای یک شبکه به طور فزاینده تجدیدپذیر مورد نیاز خواهد بود.
چندین مفهوم در حال حاضر در دست توسعه هستند و از انواع فرآیندهای مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی برای ذخیره انرژی برای دوره های طولانی تر استفاده می کنند. چالش اصلی دستیابی به ذخیره‌سازی انرژی کم‌هزینه است – با هزینه ذخیره‌سازی یکسان شده که توسط عوامل متعددی از جمله هزینه‌های سرمایه، هزینه‌های عملیاتی، کارایی و عمر قابل استفاده هدایت می‌شود.
پیشرفت واقعی اختراع فناوری‌های الکتروشیمیایی جدید است که می‌تواند ذخیره‌سازی انرژی طولانی مدت (LDES) را با هزینه کم فراهم کند.یکی از پیشگامان اولیه در این زمینه، فناوری جریان آهن است که دارای مزیت ذخیره الکتریسیته و در عین حال بر پایه مواد ایمن، فراوان و مقرون به صرفه است. با ارائه حداکثر 12 ساعت ذخیره انرژی، سیستم های جریان آهن در حال حاضر برای رفع نیازهای شبکه مستقر شده اند و پروژه هایی در اروپا، استرالیا و ایالات متحده در حال انجام است.
فناوری‌های LDES پایه‌ای هستند که انتقال به یک شبکه کاملاً تجدیدپذیر را امکان‌پذیر می‌سازند. LDES با حصول اطمینان از اینکه منابع انرژی تجدیدپذیر در صورت نیاز در دسترس هستند، انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان را که قبلاً توسط ژنراتورهای فسیلی ارائه شده بود، اما بدون انتشار کربن فراهم می کند.
شرکت انرژی آلمانی Lausitz Energie Verwaltungs Gmbh (LEAG) اعلام کرد که یک نیروگاه زغال سنگ در شرق آلمان را به یک قطب انرژی تجدیدپذیر تبدیل خواهد کرد.
سوزاندن زغال سنگ که از لحاظ تاریخی بر این منطقه تسلط داشته است، با 14 گیگاوات تولید بادی و خورشیدی جایگزین خواهد شد. حداکثر 3 گیگاوات ساعت ذخیره انرژی طولانی مدت و هیدروژن از این برای ارائه قدرت بار پایه سبز پشتیبانی می کند.
این تاسیسات شامل یک سیستم باتری جریان آهن 50 مگاوات / 500 مگاوات ساعت از شرکت ESS است که در سال 2027 راه اندازی می شود. باتری های ESS ظرفیت هاب انرژی را برای ارائه مداوم انرژی پاک تقویت می کنند و از در دسترس بودن آن در تمام ساعات اطمینان حاصل می کنند و به این امر کمک می کنند. کاهش هزینه‌ها و ایجاد پایه‌هایی برای حمایت از 200 گیگاوات پیش‌بینی‌شده تا سال 2030 برای کربن زدایی سیستم‌های انرژی طبق استاندارد انجمن اروپایی ذخیره‌سازی انرژی می باشد.
تبدیل زغال سنگ به انرژی پاک در سراسر جهان در حال انجام است. نمونه دیگری را می توان در استرالیا یافت، جایی که شرکت Stanwell در کنار صنایع ذخیره انرژی آسیا پاسیفیک و ESS Inc. برای تغییر کاربری نیروگاه زغال سنگ به یک مرکز انرژی تجدیدپذیر پیشرفته، ابتکار عمل مشابهی را پیشروی می کند. این تحول توسط یک پروژه آزمایشی باتری جریان آهن 1 مگاوات / 10 مگاوات ساعت پشتیبانی می شود که تا پایان دهه با یک باتری جریان آهن 150 مگاواتی جایگزین خواهد شد.
این قطب‌های انرژی پاک طرحی را ارائه می‌کنند تا نشان دهندکه چگونه LDES می‌تواند با موفقیت منابع انرژی تجدیدپذیر را برای حذف تدریجی سوخت‌های فسیلی و تقویت امنیت انرژی فعال کند.
فردایی روشن تر
تقاضای برق در حال افزایش است و بلایای ناشی از آب و هوا به طور فزاینده ای رایج هستند. جنگ در اوکراین و خاورمیانه بر امنیت انرژی تأثیر می گذارد. اهداف خالص صفر در حال ظهور هستند. در حالی که این عوامل در کنار هم می‌توانند دلیلی برای بدبینی باشند، اما فرصت فوق‌العاده‌ای در انتقال انرژی پاک در پیش است.
خبر خوب این است که پیشرفت‌های تکنولوژیکی اخیر، منابع انرژی تجدیدپذیر را به صرفه‌ترین شکل انرژی از نظر اقتصادی تبدیل کرده است. کشورهای سراسر جهان سرمایه گذاری زیادی برای تسریع روند گذار انجام می دهند.با سرمایه گذاری های بزرگ، انرژی پاک، فرصت های اقتصادی، اشتغال و آینده ای با منابع انرژی پاک و ایمن به وجود خواهد آمد.
