سوف نتعرف في هذا المقال على أبرز النقاط الرئيسية :

• مقدمة عن تخزين الطاقة الـ Energy Storage
• أنواع تقنيات تخزين الطاقة
• مشروع نيوم في المملكة العربية السعودية

• أولاً : مقدمة عن تخزين الطاقة الـ Energy Storage

لقد تطورت تقنيات وتطبيقات خزن الطاقة في السنوات الأخيرة وما زالت تحقق المزيد من التقدم وأصبحت هذه الأنظمة أحد المكونات الأساسية لشبكات الكهرباء التي تعتمد بشكل كبير على :

• محطات الطاقة المتجددة
• وحدات الإنتاج الصغيرة الموزعة في مزيج الطاقة

هناك عدد من المعايير ينظر لها عند المقارنة بين التقنيات لأنظمة حفظ الطاقة هو :

• سعة النظام والذي يتم توصيفه بوحدة MWh
• سرعة تحويل الطاقة المحفوظة إلى قدرة كهربائية

الشكل 1: أنظمة تخزين الطاقة

يمكن تصنيف جميع هذه التقنيات التقليدية و الحديثة لخزن الطاقة تحت خمسة أنواع رئيسية :

1. التخزين الكيميائي
2. التخزين الميكانيكي
3. التخزين الكهربائي
4. التخزين الحراري
5. التخزين الكهروكيميائي

• ثانياً : أنواع تقنيات تخزين الطاقة

1. التخزين الكيميائي Chemical Energy Storage

يُعرف بإستخدام الكهرباء لإنتاج مركبات كيميائية والتي يتم إستخدامها كوقود لإنتاج الكهرباء في قطاعات الصناعة والنقل وفي القطاعالسكني للتدفئة والطبخ.

يشار للتقنيات المتعلقة بتحويل الكهرباء إلى غاز بـالمصطلح ( P2G ) ويعد الهيدروجين أبرز تلك الغازات المستهدف إنتاجها على نطاقواسع عالمياً كما تشهد مشاريع إنتاجه نمو بارز ويتم إنتاجه بإستخدام (محللات كهربائية Electrolysis) لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين ومن ثم ينقل الهيدروجين لإستخدامه حسب الغرض المطلوب بمختلف القطاعات.

هناك ثلاث طرق لتخزين الهيدروجين بعد الإنتاج :

1. تخزينه في تجاويف تحت الأرض كغاز
2. تخرينه في حاويات عالية الضغط
3. تخزينه كسائل بالتبريد

الشكل 2: تخزين الطاقة بالهيدروجين 

• التخزين الكهروكيميائي Electro Chemical Storage

تعد البطاريات أبرز وسائل الخزن الكهروكيميائي للطاقة ويستخدم العديد من أنواعها التقليدية في شبكات الكهرباء كأنظمة إحتياطية يتم الإعتماد عليها في أوقات الطواريء لتغذية الأنظمة والمعدات عند إنقطاع التغذية الرئيسية.

حديثاً برزت عدة أنواع من البطاريات مثل :

1. بطارية الليثيوم أيون
2. وبطارية الصوديوم كبريت
3. وبطارية التدفق

معلومة في دقيقة عن بطاريات الليثيوم

وقد مكنت هذه التقنيات من التوسع في الإعتماد على البطاريات لتعزيز موثوقية الشبكات وتحقيق الإستفادة القصوى من محطات الطاقةالمتجددة ووحدات الإنتاج الموزعة

• التخزين الكهربائي Electrical Storage

يعبر الخرن الكهربائي للطاقة عن حفظ الطاقة في صورة كهربائية وأبرز أنواعها :

1. المكثفات الفائقة وهي مكثفات سعتها أكبر بكثير من التقليدية وتدمج بين المكثفات والبطاريات القابلة لإعادة الشحن تصل كفاءتها إلى ٩٥٪؜ وبعمر تشغيلي يصل إلى ٢٠ عاماً وتتميز بإستجابة سريعة لإستعادة الطاقة المختزنة.
2. أما التقنية الأخرى الحديثة كذلك للخزن الكهربائي هي أنظمة الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل SMES وتتميز بكفاءةعالية تصل إلى ٩٨٪؜ وعمر تشغيلي يصل ٢٠ عاماً وكلاهما  في مراحل البحث والتطوير.

الشكل 3: تخزين الطاقة عبر الكهرباء 

• التخزين الحراري Thermal Energy Storage

يعتمد الخزن الحراري على خزن الطاقة في صورة حرارة عن طريق تسخين أحد المواد التي تحتفظ بالحرارة كـالـ :

1. Water or Phase change
2. Molten Salt Direct & Indirect
3. Materials PCMs

الشكل 4: تخزين الطاقة الحرارية

ومن ثم إستخدام طاقة حرارية كامنة لإنتاج الكهرباء كما يستخدم هذا النظام كنظام مكمل لمحطات الطاقة المتجددة ويعد خزن الطاقة في الملح المذاب MSES من أكثر الطرق المستخدمه لتحقيق ذلك.

الشكل 5: مباشر & غير مباشر التخزين عبر Molten-Salt

• التخزين الميكانيكي Mechanical Storage

الخزن الميكانيكي يعمل على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية كامنة أو حركية.

من أبرز الطرق والتقنيات المستخدمة في هذا الخزن هي :

1. Pumped Storage Hydroelectricity PSH
2. Compressed Air Energy Storage CAES
3. Liquid Air Energy Storage LAES

الشكل 6: تخزين الطاقة عبر PHS

الشكل 7: تخزين الطاقة عبر LAES

الشكل 8: تخزين الطاقة عبر CAES

• ثالثاً مشروع نيوم في المملكة العربية السعودية

وُضعت الإستدامة ضمن أهم جهود رؤية السعودية 2030 منذ إطلاقها والآن تستهل المملكة العربية السعودية حقبة جديدة بإعلان إستهدافها للوصول إلى الحياد الصفري بحلول عام 2060م ، ويأتي هذا الإعلان في إطار طموحات الرؤية الأوسع نطاقًا لتسريع عملية الإنتقال ، وتحقيق أهداف الاستدامة، وقيادة موجة جديدة من الإستثمارات في هذا المجال لبناء مستقبل مستدام.

من أبرز المشاريع في المملكة العربية السعودية :

مشروع نيوم الذي تم تطويره لتكون أول مدن العالم لإنتاج الكهرباء بمصادر نظيفة ومتجددة بدون الوقود الأحفوري كلياً ولتحقيق ذلك وقعتعقد إنشاء أكبر منشأة في العالم لإنتاج الهيدروجين الأخضر.

الشكل 9: مشروع نيوم

المراجع :

[1] كتاب الحلول الذكية والتوجهات المستقبلية للشبكات الكهربائية ( غير متوفر نسخة إلكترونية ) تجده بجرير للمهتم.