تعاني شبكات الكهرباء في العالم من صرير تحت ضغط أسعار الوقود الأحفوري المتقلبة وضرورة إبعاد العالم عن مصادر الطاقة الملوثة، قد يكون الحل في متناول اليد بفضل بطارية مبتكرة تعد بديلاً أرخص لتقنية أيونات الليثيوم.
وشركة SB Energy Corp، أمريكية للطاقة المتجددة وهي ذراع لشركة SoftBank Group Corp اليابانية، بإجراء عملية شراء قياسية للبطاريات التي تصنعها شركة ESS Inc. وتقول شركة أوريغون إن لديها تقنية جديدة يمكنها تخزين الطاقة المتجددة لفترة أطول و تساعد في التغلب على بعض مشكلات الموثوقية التي تسببت في انقطاع التيار الكهربائي في كاليفورنيا وأسعار الطاقة القياسية في أوروبا وسيتم استخدام الوحدات، التي تعتمد على شيء يسمى "كيمياء تدفق الحديد"، في مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق المنتشرة في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، مما يسمح لمحطات الطاقة هذه بتوفير الكهرباء لساعات بعد غروب الشمس. ستشتري SB Energy ما يكفي من البطاريات على مدى السنوات الخمس المقبلة لتزويد 50000 منزل أمريكي بالطاقة ليوم واحد.
قال فينكات فيسواناثان، خبير البطاريات والأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة كارنيجي ميلون: "يعد تخزين الطاقة طويل الأمد، مثل بطارية تدفق الحديد، مفتاحًا لإضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إلى الشبكة".
تأسست ESS في عام 2011 على يد كريج إيفانز، الرئيس الحالي، وجوليا سونج، كبير مسؤولي التكنولوجيا. لقد أدركوا أنه في حين أن بطاريات الليثيوم أيون ستلعب دورًا رئيسيًا في كهربة النقل، فإن تخزين الطاقة على نطاق الشبكة لمدة أطول يحتاج إلى بطارية مختلفة. هذا لأنه بينما انخفض سعر بطاريات أيونات الليثيوم بنسبة 90٪ خلال العقد الماضي، فإن مكوناتها، والتي تشمل أحيانًا معادن باهظة الثمن مثل الكوبالت والنيكل، تحد من انخفاض السعر.
بالرغم من أن صفقة البطاريات التي تبلغ 2 جيجاوات في الساعة 300 مليون دولار على الأقل، وفقًا لـ ESS. قال ريتش هوسفيلد، الرئيس التنفيذي لشركة SB Energy، فإن عبقرية الوحدات تكمن في بساطتها.
قال هوسفيلد: "البطارية مصنوعة من ملح الحديد والماء". "على عكس بطاريات الليثيوم أيون، فإن بطاريات تدفق الحديد رخيصة جدًا في التصنيع." فتحتوي كل بطارية على أربعة مكونات: قطبان كهربائيان تنتقل بينهما الجسيمات المشحونة أثناء شحن البطارية وتفريغها، وإلكتروليت يسمح للجسيمات بالتدفق بسلاسة وفاصل يمنع القطبين من تكوين دائرة كهربائية قصيرة.
ومع ذلك، فإن بطاريات التدفق لا تشبه البطارية داخل الهواتف الذكية أو السيارات الكهربائية. هذا لأن المنحل بالكهرباء يحتاج إلى أن يتم تحريكه فعليًا باستخدام المضخات أثناء شحن البطارية أو تفريغها. وهذا يجعل هذه البطاريات كبيرة، حيث يُباع المنتج الرئيسي لشركة ESS داخل حاوية شحن ما يشغله في الفضاء، يمكنهم تعويضه من حيث التكلفة. يمكن أن تكلف بطاريات الليثيوم أيون للتخزين على نطاق الشبكة ما يصل إلى 350 دولارًا لكل كيلوواط / ساعة. لكن ESS تقول إن بطاريتها قد تكلف 200 دولار لكل كيلوواط ساعة أو أقل بحلول عام 2025 بشكل حاسم، قد لا تتطلب إضافة سعة تخزين لتغطية الانقطاعات الطويلة في محطة للطاقة الشمسية أو طاقة الرياح شراء بطارية جديدة تمامًا. تتطلب بطاريات التدفق فقط إلكتروليتًا إضافيًا ، والذي يمكن أن يكلف في حالة ESS أقل من 20 دولارًا لكل كيلو واط في الساعة.
فكانت هناك مشكلة في بطاريات تدفق الحديد. أثناء الشحن ، يمكن للبطارية أن تنتج كمية صغيرة من الهيدروجين، وهو عرض من أعراض التفاعلات التي إذا تُركت دون رادع، فإنها تقصر من عمر البطارية وقال سونج إن الابتكار الرئيسي لشركة ESS كان وسيلة للحفاظ على أي هيدروجين ينتج داخل النظام وبالتالي إطالة عمره بشكل كبير.
وصرح فيسواناثان: "بمجرد أن تغلق حلقة الهيدروجين ، فإنك تحول فجأة نموذجًا أوليًا للمختبر إلى خيار بطارية قابل للتطبيق تجاريًا". قال هوسفيلد إن بطارية تدفق الحديد من ESS يمكن أن تتحمل أكثر من 20 عامًا من الاستخدام اليومي دون أن تفقد الكثير من الأداء في مصنع الشركة بالقرب من بورتلاند، تقوم الروبوتات الصفراء بتغطية الصفائح البلاستيكية بالمواد الكيميائية ولصقها معًا لتشكيل قلب البطارية داخل حاويات الشحن، توجد أحواض مليئة بالإلكتروليت في كل قطب كهربائي من خلال المضخات - مما يسمح للبطارية بأداء وظيفتها في امتصاص الطاقة المتجددة عندما تشرق الشمس وإطلاقها عند حلول الظلام فإنها خطوة أولى واعدة.
فقد تعد بطارية ESS حلاً رخيصًا يمكن أن يوفر حاليًا حوالي 12 ساعة من التخزين ، ولكن المرافق في النهاية ستحتاج إلى بطاريات يمكن أن تدوم لفترة أطول مع إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إلى الشبكة. في وقت سابق من هذا الشهر، على سبيل المثال، ساهم نقص التخزين في ارتفاع قياسي في أسعار الطاقة في جميع أنحاء المملكة المتحدة عندما ظلت سرعة الرياح منخفضة لأسابيع. وتستخدم الشركات الناشئة مثل Form Energy Inc. أيضًا الحديد، وهو مادة وفيرة ورخيصة، لبناء أشكال أحدث من البطاريات التي يمكن أن تتفوق على ESS من حيث السعر.
بالرغم من امتلاء دفاتر الطلبات الخاصة بها ، تواجه ESS طريقًا صعبًا في المستقبل. من المعروف أن طرح بطاريات جديدة في السوق أمر صعب للغاية والقطاع مليء بالشركات الناشئة الفاشلة. بشكل حاسم ، حصلت تقنية أيونات الليثيوم على السبق وأصبح العملاء أكثر دراية بمزاياها وعيوبها. سيتعين على ESS إثبات أن بطارياتها يمكن أن تلبي المتطلبات الصارمة لمشغلي محطات الطاقة.
من المفترض أن يساعد الأمر الجديد ESS في طرحه للاكتتاب العام في غضون أسابيع من خلال شركة استحواذ ذات أغراض خاصة بقيمة 1.07 مليار دولار. سيؤدي الإدراج إلى صافي أرباح الشركة 465 مليون دولار ، والتي تخطط لاستخدامها لتوسيع نطاق عملياتها.