البطاريات .. كيف ستشعل تكنولوجيا تخزين الطاقة ثورة في صناعات مختلفة خلال العقد المقبل؟

عام 2010، زودت البطاريات الجوالات والحواسب بالطاقة، وبنهاية ذلك العقد، وفرت الطاقة للسيارات والمنازل أيضاً، وعلى مدار العشر سنوات الماضية، أسفرت صناعة بطاريات أيونات الليثيوم عن تطوير أداء المركبات الكهربائية وخفض تكلفتها.

ويتزامن ذلك مع جهود مكافحة التغيرات المناخية والتوجه لدى الكثير من الدول نحو الطاقة المتجددة والابتعاد عن الوقود الأحفوري، وتحاول الحكومات توفير الدعم وخفض تكلفة مصادر كتوربينات الرياح والطاقة الشمسية، لكن دون بطاريات تستوعب الطاقة الناتجة، ربما يظل العالم في حاجة للغاز الطبيعي والفحم لفترة أطول.

ويتوقع محللو "يو بي إس" انخفاض تكلفة تخزين الطاقة في العقد القادم بنسبة تتراوح بين 66% و80%، وأن يصل حجم هذا السوق إلى 426 مليار دولار عالمياً.

السيارات الكهربائية

- ثبتت "تسلا" أقدامها في صناعة السيارات العاملة بالبطاريات الكهربائية حول العالم، وبدأت العديد من الشركات في الصناعة تتلمس خطواتها الأولى أحيانا لمحو آثار فضيحة تتعلق بالغش في انبعاثات الديزل مثلما تفعل "فولكس فاجن"، وأحياناً أخرى للحاق بركب التغير في ذوق المستهلكين.

- تحتاج بعض السيارات الكهربائية اليوم لحزمة من الطاقة تزيد عشر مرات عما تستهلكه الأسرة في المتوسط يومياً، وفي أمريكا الشمالية، تحصل هذه المركبات  على طاقتها من مصادر ملوثة للبيئة في الأغلب.

- لا تزال بعض الدول تعتمد على الفحم كمصدر للطاقة وتوفير الكهرباء للسيارات العاملة بالبطاريات، ومن ثم، فإن ذلك يقوض جهود مكافحة انبعاثات الكربون ويفشل الغرض الرئيسي من استخدام هذا النوع من المركبات.

- تمثل البطارية أحد أهم الأجزاء داخل السيارة الكهربائية، وبفضل معادن مثل النيكل والليثيوم والكوبالت، أصبح من الأفضل تخزين كميات كبيرة من الكهرباء اللازمة لتشغيل المركبة لفترات أطول.

- لكن مع ذلك، فإن أنشطة استخراج هذه المعادن نفسها وعملية تصنيع البطارية تنطوي على بعض الانبعاثات الكربونية، وارتبط تعدين الليثيوم على وجه الخصوص ببعض الأضرار على البيئة.

- أفادت دراسات بأن الليثيوم المستخدم في صناعة بطاريات "أيونات الليثيوم" تسبب في نفوق الأسماك ببحيرة في "التبت" وتلوث مياه الشرب في بعض المناطق بأمريكا الجنوبية.

البطاريات

- حال نمو صناعة السيارات الكهربائية بوتيرة أسرع من التوقعات، فإن الطلب على النفط سيصل ذروته في وقت أقرب، وذلك بالتزامن مع جهود توليد الطاقة من مصادر متجددة مما يستلزم تطوير الشبكات (النقل والتوزيع) لاستيعاب كميات أكبر من الطاقة.

- تتنامى صناعة تخزين الطاقة عالمياً في ظل ثورة الطاقة المتجددة التي تتبناها عدة دول، وتقدم حكومات الدعم اللازم والقواعد التنظيمية المناسبة للمساهمة في التحول نحو مستقبل أخضر.

- في نفس الوقت، يعكف علماء على تغيير كيمياء البطاريات من أجل تطويرها وتحسين كفاءتها مع القدرة على استيعاب كمية أكبر من الكهرباء كما تراهن الشركات والمستثمرون على إحداث طفرة تكنولوجية في هذا المجال.

- يرجع تاريخ تكنولوجيا البطاريات إلى أكثر من قرنين من الزمن، فقد بدأ ابتكارها وتطويرها بأحجام وأشكال مختلفة بداية من أحماض الرصاص ومزيج الحديد والنيكل ثم "الكادميوم والنيكل، وبعد ذلك هيدرات المعادن والنيكل.

- أما بطاريات أيونات الليثيوم، فقد بدأ تطويرها لأول مرة في سبعينيات القرن الماضي، وطرحتها "سوني" لأول مرة تجاريا عام 1991 في أجهزة تسجيل الفيديو، لكنها الآن توجد في الكثير من الأجهزة كجوالات "آيفون" والأجهزة الطبية والطائرات ومحطة الفضاء الدولية.

- تحدث بعض العلماء أيضا عن إمكانية تطوير بطاريات بمعدن الألمنيوم الأخف وزنا والمتوفر بكثرة وبتكلفة أقل بالإضافة إلى معادن كالمغنيسيوم والجرافيت.

- نتيجة الطلب من شركات صناعة السيارات والبطاريات، ارتفعت أسعار معادن بعينها تستخدم في الإنتاج مثل الليثيوم والنيكل مما دفع شركات كبرى لتأمين احتياجاتها للسنوات القادمة بشراء كميات كبيرة، وتضخ الصين من جانبها استثمارات ضخمة للهيمنة على بعض هذه المعادن في إفريقيا وأمريكا الجنوبية.

العقد القادم

- سيكون أكبر سوق محتمل لتخزين الطاقة شركات المرافق التي تحتاج كميات كبيرة من الكهرباء لا المستهلكين الأفراد، ففي الوقت الذي تنتج فيه توربينات الرياح والخلايا الشمسية طاقة تُنقل إلى الشبكات القومية، لا تزال هناك حاجة لمخازن فاعلة لاستيعابها.

- مع انخفاض أسعار البطاريات، بدأت العديد من الشركات والمرافق كالمستشفيات تدمج بطاريات أيونات الليثيوم في أنظمتها، كما أن الحوافز التي تقدمها الحكومات أسهمت في الإسراع من تطوير تكنولوجيا تخزين الطاقة.

- رغم تراجع التكلفة، فإنها لا تزال مرتفعة نوعاً ما الأمر الذي يحول دون مزيد من الاستخدام لبطاريات أيونات الليثيوم، وتحاول بعض المختبرات تطوير هذا النوع من مخازن الطاقة لاستيعاب كمية أكبر والاستدامة لفترات أطول.

- هناك بعض العيوب في هذه البطاريات مثل اندلاع حرائق، كما أن الكوبالت الذي يدخل في صناعتها غير متوفر بكثافة، ويأتي نصف المعروض منه تقريباً من الكونغو.

- في العشر سنوات المقبلة، ستعمل الشركات وجهات البحث والتطوير على استخدام بدائل للمعادن النادرة التي تستخدم في صناعة البطاريات فضلا عن الاستعانة بإعادة التدوير وتقليل الأضرار عن البيئة قدر الإمكان.

- تُنفق مليارات الدولارات من أجل إيجاد بدائل للمعادن النادرة وتطوير البطاريات، وظهرت البعض من الأفكار مثل بطاريات الحالة الصلبة التي تستخدم الصوديوم بدلا من الأيونات السائلة، لكن لم تحقق الخيارات المتاحة النجاح المطلوب بعدُ.

المصادر: سي إن بي سي، سي بي سي نيوز