من الشائع استخدام البطاريات في الكثير من تطبيقات الطاقة المحلية. وكذلك تطبيقات الطاقة المتجددة؛ بهدف تخزين الطاقة لاستهلاكها في أوقات الذروة وكذلك للاستخدامات الليلية للطاقة.
في حين تستهدف الاتجاهات العامة للطاقة عالميًا، في الآونة الأخيرة، استخدامها في نطاقات الشبكات القومية داخل دول مثل الولايات المتحدة.
متطلبات فائقة للطاقة على مدار الساعة
في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، قد تتغير كمية الكهرباء المستهلكة فعليًا بشكل كبير على مدار اليوم والسنة. ما يعني ضرورة تصميم الشبكة لتلبية فترات الذروة. التي تكون عادة خلال أيام الصيف الحارة عندما يتضاعف متوسط استهلاك الكهرباء بسبب استخدام مكيفات الهواء. ولضمان ذلك يجب توفير ما يكفي من المولّدات الكهربائية لتشغيل جميع منافذ الكهرباء في الشبكة المستهدفة وتنسيق عملها بشكل دقيق.
وهنا يبرز سؤال مهم هو: ماذا لو استطعتَ الاحتفاظ بالكهرباء لفترة من الوقت وادخارها لوقت لاحق؟ عندئذ لن تضطر إلى بناء شبكة كهرباء زائدة أو بذل جهد كبير للحفاظ على توازن توليد الطاقة مع احتياجات المستخدمين. وكذلك يمكنك تجاوز عيوب مصادر الطاقة المتقطعة التي لا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون، مثل: طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
كما يمكننا في هذه الحالة الحصول على طاقة احتياطية محلية سهلة الاستخدام في حالات الطوارئ أو عند تلف خطوط النقل. بل قد لا نحتاج حتى إلى شبكة كهرباء مركزية عملاقة على الإطلاق.
صور متعددة من تخزين الطاقة محليًا
يمكن تخزين الطاقة المولدة، سواء من محطات توليد الكهرباء العادية أو مصادر الطاقة المتجددة بطرق شتى. والتي تختلف في الكفاءة والكيفية وبالطبع التكلفة وإمكانية إعادة تدويرها بعد عمرها الافتراضي. ويعد استخدام البطاريات من أهم تلك الطرق، إلى جانب التخزين عبر الطاقة الكهرومائية وكذلك بطاريات الجاذبية التي صنعتها الصين مؤخرًا.
أما الولايات المتحدة فهي تستخدم شكلًا بدائيًا من أشكال تخزين الطاقة يُسمى “تخزين الطاقة الكهرومائية المُضخّ لعقود”. ولكنها في الآونة الأخيرة شهدت طفرة هائلة في سعة تخزين الطاقة عبر تقنية بطاريات أيون الليثيوم. حيث زادت سعة بطاريات الشبكة خمسة أضعاف بين عامي 2021 و2024.
وفي عام 2024 شهدت الولايات المتحدة تركيب 12.3 جيجا وات من تخزين الطاقة. بينما يتوقع في عام 2025 أن تتضاعف تركيبات بطاريات الشبكة الجديدة. وتتجاوز سعة تخزين البطاريات الآن سعة الطاقة الكهرومائية المضخة، بإجمالي أكثر من 26 جيجا وات.
شبكات كهرباء تخفف من انبعاثات الكربون
فيما يمثل قطاع الطاقة ثاني أكبر مصدر لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة، ولن يكون هناك سبيل لإضافة طاقة نظيفة متقطعة كافية لإزالة الكربون من الشبكة بشكل كافٍ دون تخزين رخيص ووافر. ما يجعل هناك حاجة ملحة للتوسع في تخزين الطاقة بصورة كبيرة.
وبينما تعد شبكة توزيع الكهرباء في الولايات المتحدة متقادمة نسبيًا يمكن للبطاريات أن تخفف من وطأة إضافة جيجا وات من طاقة الرياح والطاقة الشمسية. مع توفير الوقت لإجراء تجديدات أوسع نطاقًا.
في حين بدأ بعض أسواق الطاقة أخيرًا في فهم جميع الخدمات التي تقدمها البطاريات، مثل: تنظيم الترددات، وتقليص فترات الذروة، والاستجابة للطلب. ما أدى إلى ظهور مجالات عمل جديدة.
كما تُعد البطاريات أداةً رئيسية في بناء شبكات كهرباء أصغر وأكثر محلية. والتي يمكنها أن تزود المجتمعات النائية بطاقة كهربائية موثوقة. وتحوّل شبكة الكهرباء بأكملها يومًا ما إلى نظام أكثر لا مركزيةً وقادرًا على تحمل الاضطرابات بشكل أفضل. إذ يمكن أن يحدث ذلك خلال الطقس شديد السوء والأعطال المركزية الكبيرة.
وإذا تمكنا من تحقيق ذلك على النحو الصحيح فإن تخزين البطاريات على نطاق الشبكة الحقيقي لن يكون مجرد محفز للطاقة النظيفة، بل أيضًا وسيلة لترقية نظام الطاقة لعصر جديد.
بطاريات أرخص واستفادة مضاعفة
ولأن بطاريات الشبكة الكهربائية لا يشترط أن تكون صغيرة بما يكفي لتكون محمولة، على عكس بطاريات الكمبيوتر المحمول أو الهاتف. ففي هذه الحالة يمكننا الاستفادة من بطاريات أرخص وأقل كثافة. والتي قد لا تكون مناسبة لتشغيل جهاز يتسع في جيبك. حتى إن هناك حديثًا عن منح بطاريات السيارات الكهربائية القديمة حياة ثانية على شبكة الكهرباء.
كما ساهم التطور في صناعة بطاريات السيارات الكهربية والأجهزة المحمولة في تطور صناعة بطاريات الليثيوم، وكذلك خفض ثمنها. وبالتالي أدى ذلك إلى الانخفاض الكلي في سعر وحدات تخزين الطاقة الملحقة بالشبكة. ما يعني أنه في القريب العاجل قد نرى شبكات محلية توفر احتياج المجتمعات من الطاقة بصورة دائمة بغض النظر عن توزيع الأحمال أو أوقات الذروة للتشغيل.
