عرضه آسان‌تر از ذخیره

فرآیند ساده به نظر می‌رسد: بلوک‌های سنگین را با جرثقیل بلند و انرژی‌ حاصل از سقوط آنها را استحصال کنید. این آزمایش یک پسربچه 10ساله نیست بلکه فرضیه اصلی شرکت انرژی ولت (Energy Vault) است که موفق شد 110 میلیون دلار سرمایه را از سافت‌بنک (Soft bank) سرمایه‌گذار بزرگ ژاپنی در بخش فناوری دریافت کند. این دیدگاه فضایی از رقابت ایجاد کرد. مجموعه‌ای از میلیاردرها از قبیل بیل‌گیتس، جک ما، ری دالیو و ماسایوشی سان از سافت‌بنک از دیگر طرح‌های تولید انرژی حمایت می‌کنند. بنگاهی متعلق به آلفابت شرکت مادر گوگل قصد دارد انرژی برق را در نمک ذوب‌شده ذخیره سازد. این‌گونه طرح‌ها یکی از دشوارترین وظایف در عرصه انرژی را یادآور می‌شوند. تولید انرژی پاک امری نسبتاً‌ عادی است اما ذخیره‌سازی آن دشواری بیشتری دارد. سال گذشته هفت درصد از برق جهان از منابع بادی و خورشیدی تامین شد. طبق پیش‌بینی آژانس بین‌المللی انرژی این سهم تا سال 2040 بیش از پنج برابر خواهد شد. مشکل آن است که توقف باد توربین را از حرکت می‌اندازد. ابرها عادت دارند جلو خورشید را بگیرند. این بدان معناست که انرژی‌های بادی و خورشیدی به تنهایی نمی‌توانند جای نیروگاه‌های گازی و زغال‌سنگ را بگیرند چراکه این نیروگاه‌ها می‌توانند به‌طور مستمر و قابل اطمینان برق تولید کنند. یک راه‌حل آن است که برق پاک تولیدی را در زمانی که باد و خورشید بیش از میزان نیاز در دسترس هستند در باتری‌ها ذخیره و سپس هنگام نیاز آن را عرضه کنیم. طبق گزارش بلومبرگ نف (Bloomberg NEF)، بنگاه داده‌های انرژی، در سال 2018 حدود 5 /3 گیگاوات تجهیزات ذخیره نصب شدند که دو برابر میزان سال 2017 است. طبق همین برآورد کل سرمایه‌گذاری در تاسیسات ذخیره‌سازی امسال به 3 /5 میلیارد دلار خواهد رسید. این رشد سرمایه‌گذاری محرک توسعه فوق‌العاده‌ای خواهد بود. با این حال طبق گزارش بانک مورگان استنلی در حال حاضر فقط یک درصد از انرژی پاک از بخش ذخیره تامین می‌شود. هنوز موانع زیادی وجود دارند که باید برطرف شوند.

تاکنون رایج‌ترین روش ذخیره‌سازی آن بوده که در زمان ازدیاد تولید برق آب را به مخزنی مرتفع پمپ و هنگام نیاز به برق آن را رها می‌کنند. این نوع برق‌آبی نمی‌تواند پاسخگوی نیاز ذخیره مقادیر زیادی از انرژی باشد. علاوه بر این ساخت یک مخزن جدید به تغییرات جغرافیایی در منطقه نیاز دارد و ممکن است به بروز مشکلات زیست‌محیطی بینجامد.

باتری‌ها اغلب جایگزین مناسبی هستند و با محبوبیت بیشتر اتومبیل‌های برقی کیفیت آنها رو به بهبود است. اندرس گلوسکی (Andres Gluski) از شرکت برق AES می‌گوید «کل زنجیره تولید و عرضه باتری‌های لیتیوم-یون برای اتومبیل‌های برقی در حال توسعه است و ما قصد داریم بر روی آن سرمایه‌گذاری کنیم». طبق گزارش بلومبرگ نف با افزایش تقاضا برای تولید در مقیاس بزرگ‌تر بین سال‌های 2010 تا 2018 هزینه ساخت باتری‌ها 85 درصد کاهش یافت. این امر باعث می‌شود باتری‌ها نه‌تنها برای خودروهای برقی بلکه برای سامانه‌های برق با هزینه کمتر به تولید انبوه برسد.

در حالی که استفاده از خودروهای برقی روزبه‌روز بیشتر می‌شود از باتری‌های آنها می‌توان به عنوان منبع متحرک ذخیره‌سازی استفاده کرد تا هرگاه لازم شد برق را به شبکه انتقال دهند. این انتقال در زمان پارک خودرو و اتصال آن به پریز صورت می‌گیرد. اگر زیرساختارهای مناسب فراهم شوند لشکری از خودروهای برقی می‌توانند جایگزین ظرفیت‌های ذخیره‌سازی باشند.

باتری‌ها کارهای مختلفی انجام می‌دهند. بنگاه سان‌ران (Sunrun) پنل‌های خورشیدی منازل مسکونی ساخت خود را به همراه باتری عرضه می‌کند. این اقدام به‌ویژه برای صاحبان منازل در کالیفرنیا دلچسب است تا بتوانند از شر خاموشی‌های نیروگاه‌های فسیلی در امان بمانند. در کل شبکه نیز می‌‌توان از باتری‌ها به عنوان یک ضربه‌گیر برای مقابله با فراز و فرود کوتاه‌مدت عرضه بهره برد. از سایر کاربردها می‌توان از تغییر زمان عرضه برق از روز به شب اشاره کرد. پنل‌های خورشیدی اغلب در طول روز برق زیادی تولید می‌کنند در حالی که تقاضا برای برق شب‌هنگام بالا می‌رود.

رشد فرآیند ذخیره‌سازی برای تولیدکنندگان قدیمی برق که به گاز یا زغال‌سنگ وابسته هستند ناراحت‌کننده است. آنها مشاهده می‌کنند که بنگاه منابع انرژی عصر بعد (Next Era)، سازنده تاسیسات انرژی پاک، به‌طور مرتب سامانه‌های برق خورشیدی مزارع را به باتری مجهز می‌کند. شرکت AES که در 21 کشور و منطقه تاسیسات ذخیره مجهز به باتری دارد در حال اجرای طرحی در هاوایی است که تولید برق خورشیدی را با ذخیره آن همراه می‌سازد تا پاسخگوی زمان اوج مصرف باشد. گروه پژوهشی انرژی‌های پاک به نام موسسه کوه‌های راکی (Rocky Mountain Institute) هشدار می‌دهد که پروژه‌های برق خورشیدی و باتری به همراه وسایل هوشمندی که تقاضا را کنترل می‌کنند باعث خواهند شد نیروگاه‌های گازی به دارایی‌های معمولی و کم‌ارزش‌تری تبدیل شوند. اما موانع زیادی در مسیر کاربرد وسیع صنعت باتری وجود دارد. به عنوان نقطه شروع، اگر یک باتری بیش از حد داغ شود ممکن است آتش بگیرد و گازهایی تولید کند که به انفجار آن بینجامد. سال گذشته تاسیسات باتری در کره جنوبی آتش گرفت. در ماه آوریل آتش و انفجار به تاسیسات ذخیره‌سازی در آریزونا آسیب رساند. این تاسیسات به شرکت فلوئنس (Fluence) تعلق داشتند که پروژه‌ای مشترک بین AES و غول مهندسی آلمانی زیمنس بود. علت آن هنوز تحت بررسی است. با بلوغ این صنعت اقدامات ایمنی شدیدتر و دقیق‌تر خواهند شد.

همزمان این صنعت باید با مجموعه‌ای از سایر قوانین و مقررات انطباق یابد. کره جنوبی مشوق‌هایی برای ذخیره‌سازی معرفی کرد تا بازاری برای تولیدکنندگان داخلی باتری خلق کند. تولیدکنندگانی که در جهان پیشتاز هستند. برخی ایالات آمریکا از جمله نیویورک و نیوجرسی ذخیره‌سازی را با هدف کاهش تصاعد گازهای گلخانه‌ای الزامی کرده‌اند. در دیگر ایالات، اداره فدرال‌ نظارت بر برق آمریکا تلاش دارد بازارهایی را برای فناوری ذخیره باز کند اما هنوز جزئیات چگونگی کارکرد آن مشخص نیست. در بریتانیا به باتری‌ها «دارایی نسل‌ها» گفته می‌شود اما این اطلاق باعث شد تولیدکنندگان تجهیزات ذخیره کارمزد و هزینه‌های بیشتری بپردازند. حتی اگر مقررات صنعت برق آسان‌تر شوند باتری‌های لیتیوم-یون حدی از کاربرد دارند. آقایان گیتس، ما و دالیو با تاسیس صندوق سرمایه خطرپذیر انرژی در فناوری‌های متحول‌کننده سرمایه‌گذاری می‌کنند. اریک تون (Eric Toone) رئیس بخش علوم صندوق می‌گوید هزینه باتری‌های لیتیوم-یون به سرعت رو به کاهش است اما اگر بحث ذخیره چند روز یا هفته‌ای برق مطرح شود این  باتری‌ها هیچ‌گاه به اندازه کافی ارزان نخواهند بود. از میان جایگزین‌ها می‌توان به باتری‌های تر که از الکترولیت‌هایی در داخل تانکر پر از محلول استفاده می‌کنند یا ابزارهای مکانیکی مانند بلوک‌های سقوط‌کننده شرکت انرژی ولت اشاره کرد. همچنین می‌توان با استفاده از انرژی پاک هیدروژن تولید کرد و سپس آن را در نیروگاه‌های گازسوز برای تولید برق به‌کار برد. در آینده ممکن است گازهای مایع‌شده یک راه‌حل مناسب باشند. برخلاف پنل‌های خورشیدی که کاربردی استاندارد دارند باتری‌های مختلف می‌توانند اهداف متفاوتی را در شبکه برآورده سازند. ماتئو جارامیلو (Mateo Jaramilo) رئیس بخش توسعه ذخیره‌سازی در شرکت خودروسازی تسلا می‌گوید تمام باتری‌ها همانند انسان‌ها از برخی جهات دچار نقص هستند.

آقای جارامیلو اکنون مدیریت بنگاه فرم انرژی (Form Energy) را بر عهده دارد که جایگزینی الکتروشیمیایی برای باتری‌های لیتیوم-یون می‌سازد. شرکت‌های BEV و Eni (بنگاه بزرگ نفت و گاز ایتالیا) سرمایه‌گذاران آن هستند. آقای جارامیلو نمی‌گوید کار او چه موقع تجاری‌سازی خواهد شد اما هدف آنها آشکار است. او می‌گوید: «اگر بتوانید یک‌ راه‌حل درازمدت برای ذخیره‌سازی ارائه دهید خواهید توانست زغال‌سنگ و گاز طبیعی را بازنشسته سازید.»

منبع: اکونومیست