“حلول سويسرية لتخزين طاقة الغد”

سلسلة طاقة الهيدروجين, حلقة 3:

لا يقتصر التحدي الذي يواجهه العالم على إنتاج المزيد من الطاقة من مصادر متجددة، ولكن أيضًا في القدرة على تخزينها. من خلال محطاتها للطاقة الكهرومائية في جبال الألب وعدد من المشاريع المبتكرة، تساهم سويسرا في البحث عن حلول للتخزين الفعّال والدائم للكهرباء.

اليوم، تتأتّى حوالي 30٪ من الكهرباء المُنتجة في العالم من الشمس والرياح والماء ومصادر أخرى مُستدامة. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كانت الحصة حوالي 20٪، وتتوقع الوكالة الدولية للطاقة أنه سيتم بحلول عام 2050 توليد ما يقرب من 90٪ من الكهرباء من مصادر خضراء.

حاليا، تنتج سويسرا بالفعل معظم الكهرباء التي تستهلكها (75%) من مصادر تعتمد الطاقات المتجددة، وخاصة من خلال محطات الطاقة الكهرومائية. منذ عدة سنوات، يُسجّل نمو قوي للخلايا الكهروضوئية، وبدرجة أقل من طاقة الرياح. إذ تظهر الألواح الكهروضوئية في كل مكان في البلاد، حتى في الأماكن أو المواقع التي لا يُمكن تصورها. وهناك أيضًا من يقترح إنتاج الطاقة الشمسية على امتداد الطرق السريعة.

مع ذلك، فإن الشمس والرياح تزود الكهرباء بطريقة متقطعة. إذ يُمكن أن يتجاوز حجم الإنتاج الطلب، وخاصة في فصل الصيف. لذلك، يتمثل أحد التحديات الرئيسية للانتقال الطاقي في تطوير أنظمة مُراكمة قادرة على تخزين الطاقة الزائدة، وإعادتها للشبكة في أوقات الحاجة.

تمثل أنظمة الضخ والتوربينات الحل الأكثر فعالية والأكثر جدوى على المستوى الاقتصادي. فهي تسمح بضخّ المياه في اتجاه المنبع عندما يكون هناك إنتاج مفرط للطاقة، وهي التي تجعلها تتدفق مرة أخرى في اتجاه مجرى النهر لإنتاج التيار عندما يكون هناك نقص في الطاقة.

يوجد في سويسرا حوالي مائة خزان لإنتاج الطاقة الكهرومائية، وحوالي خمسة عشر خزانًا يُوجد بها نظام ضخ. بالمقارنة مع البلدان الأخرى التي تشقها سلسلة جبال الألب مثل النمسا وألمانيا وإيطاليا، تمتلك محطات الطاقة السويسرية عمومًا أحواضا أكبر للاحتفاظ بالمياه، وبالتالي فهي قادرة على العمل لفترات أطول، كما تشير إلى ذلك رابطة شركات الكهرباء السويسرية.

في الآونة الأخيرة، دخلت محطة جديدة للضخ والتوربينات، وتُصنّف ضمن الأقوى في أوروبا، حيز التشغيل في كانتون فاليه. ومن المنتظر أن تتمكن من المُساهمة في التعويض عن التقلبات التي تشهدها الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في القارة.

مع الاختفاء المُرتقب للأنهار الجليدية في جبال الألب، ستتاح لسويسرا الفرصة لبناء سدود وبحيرات اصطناعية جديدة في مناطقها الجبلية. وهو ما سيؤدي إلى زيادة سعة تخزين الطاقة في جبال الألب، بما يُعزز دور سويسرا كبطارية كهربائية لأوروبا.

تعتمد شركة Energy Vault السويسرية الناشئة نفس المبدإ الذي تقوم عليه أنظمة الضخ والتوربينات، لكنها تستخدم الكتل الخرسانية عوضا عن الماء. فعندما يكون هناك فائض في إنتاج الكهرباء الخضراء، يتم رفع هذه “القطع من الطوب” فوق بعضها البعض لتشكيل برج يبلغ ارتفاعه 120 مترًا، ثم تُترك وهي “تسقط” عبر الاستفادة من قوة الجاذبية من أجل توليد التيار الكهربائي. وبالفعل، أثار النموذج الأوليّ المُشيّد في كانتون تيتشينو والموصوف أدناه الاهتمام في الخارج.

يُمكن أيضًا تحويل فائض الكهرباء إلى مصادر طاقة سائلة أو غازية. على سبيل المثال، تتيح التقنيات المعروفة باسم “power-to-x” إمكانية استخدام كهرباء محطة طاقة شمسية أو مزرعة رياح لإنتاج الهيدروجين ثم غاز الميثان. ويمكن تخزين هذين العنصرين لفترة طويلة واستخدامهما كوقود.

في السياق، تريد سويسرا تمهيد الطريق للتنقل الخالي من الانبعاثات من خلال استبدال الوقود الأحفوري بالهيدروجين الأخضر. في عام 2020، بدأ فيها تشغيل أول أسطول في العالم من الشاحنات التجارية العاملة بالهيدروجين.

في المستقبل، ستكون هناك حاجة أيضًا إلى أنظمة فعالة واقتصادية لإدارة كميات صغيرة من الطاقة، بشكل سريع وبأقل تأثير بيئي مُمكن. تشارك سويسرا في مبادرة البحث الأوروبية Battery 2030+ التي تهدف إلى تحسين فترة الصلاحية والكثافة الطاقية لبطاريات أَيُون اَلْلِيثْيُوم العادية، بما يسمح لاحقا بالتقليل من استخدام المعادن النادرة.

في معرض شرحه لدور سويسرا، يقول كورسين باتّاليا، الخبير في المختبر الفدرالي لعلوم وتكنولوجيا المواد: “سواء تعلق الأمر بالمواد، أو بتكامل الخلايا، أو بالإلكترونيات، أو بأنظمة إدارة البطاريات، أو بإعادة التدوير والتخزين المتنقل أو الثابت، هناك العديد من الشركات في سويسرا التي تنشط في القطاع، أو حتى شركات رائدة على مستوى العالم”.

سلسلة طاقة الهيدروجين

• حلقة 1: 1. سويسرا كمختبر رائد للشاحنات التي تعمل بوقود الهيدروجين
• حلقة 2: 2. باحثون سويسريون يطورون تقنية لصنع الهيدروجين من الهواء
• حلقة 3: 3. “حلول سويسرية لتخزين طاقة الغد”
• حلقة 4: 4. الدولة المنتجة لأول مركبة هيدروجينية تتخلف في سباق الطاقة الخضراء
• حلقة 5: 5. سويسرا تدخل سباق الطيران المستخدم لوقود الهيدروجين
• حلقة 6: 6. اختراع سويسري ومشروعات عربية واعدة لإنتاج الهيدروجين الأخضر