سد فجوة انقطاع الطاقة المتجددة: صعود تقنيات التخزين طويلة الأمد

التنقل بين أجزاء السلسلة: الجزء 3 من 6 دليل البنية التحتية للطاقة بالذكاء الاصطناعي

فجوة التقطع: لماذا يحتاج الذكاء الاصطناعي إلى أكثر من الليثيوم

مع تحوّل العالم نحو الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يبقى تحدٍّ أساسي قائماً: فهذه المصادر متقطعة. فهي تولد الطاقة عند سطوع الشمس أو هبوب الرياح، وليس بالضرورة عند حاجة مركز البيانات لمعالجة كميات هائلة من بيانات تدريب الذكاء الاصطناعي. ورغم أن بطاريات الليثيوم أيون التقليدية قد ساهمت في سدّ هذه الفجوة لفترات قصيرة، إلا أنها ليست حلاً عملياً لتخزين الطاقة لعدة أيام.

لتحقيق عمليات صافي انبعاثات صفرية حقيقية، يتطلب عصر الذكاء الاصطناعي أنظمة تخزين الطاقة طويلة الأمد. تعمل هذه الأنظمة كمخزون هائل للطاقة، حيث تمتص فائض الطاقة المتجددة خلال النهار وتفرغه لمدة 100 ساعة أو أكثر عندما تهدأ الرياح أو تستمر الغيوم. في ظل الوضع الراهن، أصبحت القدرة على تخزين الطاقة لعدة أيام لا تقل أهمية عن القدرة على توليدها.

الثورة الحديدية: الصدأ من أجل القوة

يُعدّ التحوّل نحو التركيبات الكيميائية القائمة على الحديد أبرز التحوّلات الواعدة في مجال أنظمة تخزين الطاقة منخفضة الطاقة. فالحديد من أكثر المواد وفرةً وأقلها تكلفةً على وجه الأرض، مما يجعله الأساس الأمثل لأنظمة التخزين التي تحتاج إلى التوسع إلى مستوى الجيجاواط/ساعة دون مخاطر سلسلة التوريد المرتبطة بالكوبالت أو النيكل.

معيار الـ 100 ساعة: طاقة الشكل

ابتكرت شركة فورم إنرجي بطارية الحديد والهواء، وهي تقنية تعتمد أساسًا على عملية الصدأ العكسي لتخزين الطاقة. أثناء التفريغ، تمتص البطارية الأكسجين لتحويل الحديد إلى صدأ؛ وأثناء الشحن، يتحول الصدأ مرة أخرى إلى حديد. تتيح هذه الدورة الكيميائية البسيطة تخزين الطاقة لمدة 100 ساعة بتكلفة تقل عن عُشر تكلفة بطاريات الليثيوم أيون. وقد بدأت الشركة مؤخرًا الإنتاج على نطاق واسع في مصنعها بولاية فرجينيا الغربية، لتلبية طلبات كبرى شركات المرافق التي تدعم مجموعات الحوسبة عالية الكثافة.

حلول التدفق: شركة ESS Tech, Inc.

تتخصص شركة ESS Tech في بطاريات تدفق الحديد، التي تستخدم إلكتروليتًا سائلًا يتكون من الحديد والملح والماء. وعلى عكس البطاريات التقليدية التي تتدهور بمرور الوقت، يمكن شحن بطاريات التدفق وتفريغها عشرات الآلاف من المرات على مدى عقود دون فقدان سعتها. وقد أطلقت الشركة مؤخرًا مشروعًا تجريبيًا بسعة 50 ميغاواط/ساعة مع مشروع نهر سولت، مما يمثل إنجازًا هامًا في التحقق من صحة تقنية تدفق الحديد لتطبيقات الطاقة على نطاق واسع. وتركز الشركة على توفير حل آمن من الحرائق ومستدام، يغني عن استخدام المعادن الأرضية النادرة.

الشركة الرائدة في مجال الطاقة على نطاق المرافق: فلوينس إنرجي

تُوفر شركة فلوينس إنرجي الأنظمة والبرمجيات المتكاملة التي تُمكّن تقنيات تخزين الطاقة هذه من التواصل مع شبكة الكهرباء. وتستخدم منصاتها البرمجية الذكاء الاصطناعي لتحديد الوقت الأمثل لتخزين الطاقة وبيعها في السوق، مما يُعظّم العائد على الاستثمار في أصول الطاقة واسعة النطاق. وقد أعلنت الشركة مؤخرًا عن تراكم قياسي للطلبات، مع تخصيص جزء كبير ومتزايد منها لمراكز البيانات والمشاريع طويلة الأمد.

التكلفة والسلامة: الميزة التنافسية لأنظمة LDES

إلى جانب مدة التشغيل، تتمثل المزايا الرئيسية لتقنيات تخزين الطاقة منخفضة الطاقة، مثل الأنظمة القائمة على الحديد، في السلامة والتكلفة المنخفضة. فعلى عكس بطاريات الليثيوم أيون، لا تنطوي هذه الأنظمة على خطر الانهيار الحراري أو الحرائق. وهذا يُسهّل بشكل كبير الحصول على التراخيص اللازمة وتركيبها مباشرةً بجوار البنية التحتية لمراكز البيانات عالية القيمة.

التحدي: التصنيع على نطاق واسع

لم يعد التحدي الأكبر أمام تقنية تخزين الطاقة منخفضة الطاقة (LDES) يكمن في التركيب الكيميائي، بل في التصنيع. فبينما استفادت بطاريات الليثيوم أيون من عقود من التوسع في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات الكهربائية، تُنشئ تقنيات LDES حاليًا أولى مصانعها ذات الإنتاج الضخم. وسيكون الفائزون في هذا المجال هم الشركات القادرة على الانتقال من المشاريع التجريبية إلى الإنتاج على نطاق جيجاوات بأسرع وقت ممكن. وتشير بيانات القطاع إلى أن سوق LDES سيشهد نموًا ملحوظًا في السنوات القادمة، مدفوعًا بالحاجة المتزايدة إلى استقرار الشبكة الكهربائية مع تحول الطاقة المتجددة إلى المصدر الرئيسي للطاقة.

للاطلاع على كيفية التحقق من هذه الأصول الطاقية وتداولها في الاقتصاد الرقمي، انظر الجزء الرابع: الكربون المُرمز والتحول البيئي.

خاتمة

يُعدّ تخزين الطاقة طويل الأمد الحلقة المفقودة في معادلة الطاقة المتجددة. فمن خلال فصل توليد الطاقة عن استهلاكها، يُتيح هذا النوع من التخزين لعصر الذكاء أن يزدهر بالطاقة النظيفة والمستدامة. وبالنسبة للمستثمر طويل الأجل، يُمثّل هذا القطاع الركيزة الأساسية لشبكة عالمية مرنة وخالية من الكربون.