كيف تحولت البطاريات إلى "حجر عثرة" في تقدم الاقتصاد؟

"العالم كله في انتظار تطور البطاريات، بمنتهى البساطة البشرية تطورت حياتها على مر مراحلها باستخدام الطاقة، ففي المرحلة الأولى اعتمدت على الطاقة البشرية ثم الحيوانات تليها الميكانيكية فاستخدام الفحم والبترول والغاز والكهرباء، والبطاريات فقط هي ما تعيق الانتقال للمرحلة المقبلة في حياتنا وفي الاقتصاد".

هذا ما يؤكده "ستيفانو باسيريني" رئيس تحرير دورية "مصادر الطاقة"، منوهًا إلى وقوف العديد من اختراعات عالم الغد "رهينة" باختراع بطاريات أكثر كفاءة أو أكثر قدرة على التخزين.

عقبات

ما زالت البطاريات غير صالحة لتخزين الطاقة لفترات طويلة، حيث تفقد أفضل البطاريات حوالي 2% من طاقتها شهريًا في حالة عدم الاستخدام، وتزيد النسبة عن ذلك أحيانا بما يحتم استهلاك الطاقة المخزنة فيها سريعًا حرصًا على عدم تبديدها، خلافًا للطاقة الأحفورية التي يمكن تخزينها لفترات طويلة للغاية.

كما يبلغ العمر الافتراضي لبطاريات "ليثيوم-أيون"، وهي الأكثر استخدامًا على النطاق التجاري في الوقت الحالي، 3-5 أعوام، وذلك في حالة مراعاة شروط الجودة في الإنتاج والاستخدام الجيد لها، وشحنها بالشكل الأمثل، بما يعكس مدة عمر افتراضي أقل نسبيًا قياسًا بتكفلة الإنتاج.

وعلى الرغم من أن بطاريات "ليثيوم- أيون" هي الأكثر فاعلية حاليًا وفقًا لخبراء الطاقة إلا أنها لا تخلو من عيوب أيضًا في الاستخدام ومنها الحاجة إلى شحنها حتى 40-50% فقط من سعتها ثم وضعها في مكان جاف تمامًا وبارد للحفاظ عليها بما يفرض تكاليف لوجستية عالية بطبيعة الحال.

كما أن تكاليف تصنيع بطاريات "ليثيوم- أيون" تزيد بنسبة 40% على الأقل عن تكلفة تصنيع أنواع البطاريات الأخرى (الكادميوم مثلًا)، ويعتبر ذلك عاملا حاسما في المشاريع التي تعمل على تخزين الطاقة بكميات كبيرة وتفضل استخدام عناصر أخرى خلافًا لليثيوم وإن تسبب ذلك في مشاكل أخرى متعلقة بالمساحة المطلوبة وكفاءة التشغيل.

"قائمة انتظار"

ووفقًا لـ"سي.إن.إن" فإن اختراعات تكنولوجية عدة في انتظار تطور صناعة البطاريات لتدخل حيز التصنيع التجاري، بدلًا من الاكتفاء بها كمجرد نماذج أولية في مختبرات الشركات الكبرى.

ومن تلك الاختراعات على سبيل المثال لا الحصر "سماعة جوجل للأذن" التي ستعتبر بديلًا للهاتف الجوال ولكن بمساعد ذكي (مثل "سيري" ولكن أكثر تطورًا) وسيكون الجهاز نفسه بالكامل مثل حاسب صغير يوضع بالأذن، ليتواصل معه صاحبه ويطرح عليه ما يشاء من أسئلة ويجيبه الجهاز.

ويظهر "بعض الأمل" فيما يتعلق بعامل التكلفة، حيث كشفت دراسة لـ"منتدى مخازن الطاقة" أن تكلفة إنتاج البطاريات (ليثيوم-أيون تحديدًا) انخفضت 70% منذ عام 2012 وحتى عامنا الحالي، وأنها ستواصل الانخفاض لتصل إلى حوالي 200 دولار لكل كيلوواط/ ساعة في 2019 بما سيحسن كثيرا من اقتصادات استخدام البطاريات.

وتقدر الدراسة أنه في حالة استمرار تراجع تكلفة إنتاج البطاريات فإن الطاقة المتجددة قد تصبح أرخص من استخدام الوقود الأحفوري قبل عام 2030، مع ملاحظة التكلفة الرأسمالية الكبيرة المطلوبة بادئ الأمر لإقامة المحطات الشمسية أو محطات الرياح، ولكن تكلفة التشغيل ستصبح أرخص بسبب تراجع سعر البطاريات.

الأفكار والكيمياء

واللافت هنا ما يشير إليه موقع شبكة "سي.إن.بي.سي" إلى أن السبب الرئيسي حول عدم قدرة السيارة الكهربائية "تسلا" على المنافسة في الأسواق بصورة كبيرة هو ضعف تكنولوجيا البطاريات التي تعجز عن توفير نفس قوة الدفع أو السرعة القصوى التي توفرها محركات الوقود الأحفوري.

وترجح مؤسسة "روكي ماونتن" البحثية استمرار وقوف تطور البطاريات كحجر عثرة أو كعنق زجاجة يصعب تجاوزه أمام مختلف الصناعات، لا سيما تلك التي تتطلب الحجم الصغير في المستقبل المنظور، وأن ما تحتاجه صناعة البطاريات هو تجاوز مرحلة الـ"ليثيوم-أيون" نحو مرحلة أكثر تقدمًا وتكون ملائمة للمستقبل.

فالبديل الحالي الذي توفره شركات الجوالات على سبيل المثال هو خاصية "الشحن السريع" وعلى الرغم من فائدتها، إلا أنها تقلل عمر البطارية أكثر من 30% (أي حوالي سنة كاملة لو كانت 3 أعوام)، كما أنها تبقى عاجزة عن توفير بطاريات تستوعب كماً أكبر من الطاقة في مساحة أصغر.

ويمكن القول إجمالًا إن التطور في التكنولوجيا مثل الهواتف المحمولة وبرامج الكمبيوتر مرتبط بالأفكار، والأخيرة لا مدى لتطورها بطبيعة الحال، فكيف يمكن للخصائص الكيميائية للمواد التي تصنع منها البطاريات مواكبة هذا التطور بما لها من خصائص ثابتة لا تتغير، وهذا هو تحدي المرحلة الراهنة.