ظهور فناوري باتري بزرگ با ذخيرهسازي انرژي مازاد و عرضه آن در زمان موردنياز، يكي از مشكلات مهم انرژي سبز، يعني تناوبيبودن باد و خورشيد را حل ميكند.
ستونهايي به ارتفاع ۱۵۰ متر كه از مايلها دورتر از امتداد سواحل كاليفرنيايشمالي ديده ميشوند، بر آنچه سايه افكنده است كه زماني بزرگترين نيروگاه برق كاليفرنيا بود. اين نيروگاه بزرگ موسلندينگ نام دارد و مولد برق عظيم اين نيروگاه از گاز طبيعي استفاده ميكرد.
امروزه، همانطوركه كاليفرنيا بهطورپيوسته بهسمت كربنزدايي اقتصاد خود حركت ميكند، دودكشهاي دوقلوي نيروگاه موسلندينگ ديگر خاموشاند و نيروگاه تا حد زيادي بدون فعاليت است. درعوض، اين مكان در آستانهي شروع زندگي جديدي بهعنوان بزرگترين باتري جهان است كه وقتي صفحات خورشيدي و مزارع بادي در حال توليد برق هستند، انرژي اضافه را ذخيره ميكند و وقتي آنها كار نميكنند، انرژي ذخيرهشده را به شبكه برميگرداند. در اين مكان، باتري ليتيوميون ۳۰۰ مگاواتي در حال آمادهسازي است و باتري ۱۰۰ مگاواتي ديگر نيز در سال ۲۰۲۱ راهاندازي ميشود.
باتريهاي بزرگ مذكور، تنها باتريهاي عظيمي نيستند كه بهزودي در نيروگاه موسلندينگ به كار مشغول ميشود. قرار است سيستم ذخيره ۱۸۲/۵ مگاوات ديگري با استفاده از ۲۵۶ باتري مگاپك تسلا ساخته شود و از اواسط ۲۰۲۱، شبكهي برق كاليفرنيا را تغذيه كند. علاوهبراين، امسال پروژهي ذخيرهسازي ۲۵۰ مگاواتي ديگري در سنديهگو راهاندازي شد و پروژهي باتري ۱۰۰ مگاوتي در لانگبيچ نيز در حال تكميل است و تعدادي ديگر در اطراف ايالت در مراحل مختلف ساخت هستند.
درحالحاضر، كاليفرنيا در زمينهي تلاش براي ايجاد توازن ميان تناوبيبودن انرژيهاي تجديدپذير در شبكههاي برق با باتريهاي در مقياس بزرگ در جهان پيشرو است؛ اما مناطق ديگر جهان نيز با سرعت در حال دنبالكردن اين مسير هستند. ازجمله طرحهايي كه اخيرا اعلام شده، عبارتاند از: سيستم ۴۰۹ مگاواتي در فلوريداي جنوبي، نيروگاه ۳۲۰ مگاواتي نزديك لندن، تأسيسات ۲۰۰ مگاواتي در ليتواني و واحد ۱۱۲ مگاواتي در شيلي.
بهدليل افت شديد قيمتها و پيشرفت فناوري كه به باتريها اجازه ميدهد مقادير زيادي انرژي را ذخيره كنند، سيستمهاي ذخيرهسازي انرژي در مقياس شبكهي برق رشد بيسابقهاي شاهد هستند. بسياري از دستاوردها حاصل تلاش صنعت خودروسازي براي ساخت باتريها ليتيوميون كوچكتر و ارزانتر و قدرتمندتر براي خودروهاي برقي است. در كشور آمريكا، مشوقهاي مالياتي براي سيستمهاي ذخيرهسازي كه با تأسيسات خورشيدي جفت ميشوند، در گسترش اين فناوري نقش مهمي ايفا ميكنند.
گسترش وسيع سيستم ذخيرهي انرژي ميتواند بر يكي از موانع بزرگ انرژيهاي تجديدپذير غلبه كند: تناوب ميان توليد مازاد انرژي وقتي خورشيد ميتابد و باد ميوزد و كمبود انرژي وقتي خورشيد غروب ميكند و وزش باد كم ميشود. حاميان ميگويد با برطرفكردن نبود توازن ميان عرضه و تقاضا، باتريها ميتوانند جايگزين نيروگاههاي پيك شوند كه از سوختهاي فسيلي مصرف ميكنند. نيروگاههاي پيك نيروگاههايي هستند وقتي تقاضاي براي انرژي افزايش پيدا ميكند، چند ساعت در روز كار ميكنند. بههمينترتيب، ذخيرهي گستردهي انرژي ميتواند براي گسترش دسترسي به انرژيهاي تجديدپذير و سرعتبخشيدن به انتقال به شبكهي برق عاري از كربن مهم باشد. برنادت دل چيارو، مديراجرايي انجمن انرژي خورشيدي و ذخيرهسازي كاليفرنيا ميگويد: «ذخيرهسازي انرژي پل رسيدن به آيندهاي با انرژي پاك است.»
سرعت رسيدن اين آينده تا حد زيادي به سرعت كاهش هزينهها بستگي دارد. برچسب قيمت ذخيرهسازي باتري در مقياس بزرگ بين سالهاي ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸ حدود ۷۰ درصد كاهش يافته است. اين افت شديد قيمت با پيشرفت در شيمي باتريهاي ليتيوميون و بهبود چشمگير عملكرد آنها همراه بوده است. ظرفيت باتريها نيز افزايش پيدا كرده است و تأسيسات ميتوانند انرژي را زمان طولانيتري ذخيره و تخليه كنند.
رقابت در بازار و افزايش توليد باتري نيز نقش مهمي بازي ميكند. آزمايشگاه ملي انرژيهاي تجديدپذير آمريكا پيشبيني ميكند هزينههاي متوسط باتريهاي ليتيوميون بين سالهاي ۲۰۱۸ تا ۲۰۳۰ حدود ۴۵ درصد ديگر كاهش پيدا ميكند. ري هوهنشتاين، مدير برنامههاي بازار شركت فلوئنس، فعال در زمينهي راهاندازي پروژههاي ذخيره انرژي، دراينباره ميگويد: از رشد فناوري باتري ليتيوميوني بهرهمند ميشويم كه عمدتا بهوسيلهي صنعت وسايل نقليهي برقي و وسايل الكترونيكي مصرفي هدايت ميشود.» در كاليفرنيا، كاهش قيمت باتري همراهبا فشار شديد ايالت براي حركت بهسمت شبكهي برق بدون كربن تا سال ۲۰۴۵، به آغاز پروژههاي ذخيرهسازي زيادي منجر شده است.
ظهور فناوري هاي باتري بزرگ و متوقف شدن سوخت هاي فسيلي
نيروگاه موسلندينگ در كاليفرنيا با نصب فناوري باتري بزرگ به مكان ذخيرهي انرژيهاي تجديدپذير براي تأمين انرژي برق مناطق اطراف تبديل ميشود
وقتي پروژهي عظيم موسلندينگ در اواسط ۲۰۲۱ كاملا به مرحلهي اجرا برسد، ميزان ذخيره انرژي در كاليفرنيا را بيش از دو برابر خواهد كرد. چندين ايالت ديگر نيز در حال شروع پروژههاي ذخيرهسازي انرژي بزرگي هستند. يكي از اين پروژهها، پروژهي ۳۱۶ مگاواتي راونزوود در نيويورك است كه ميتواند برق بيش از ۲۵۰ هزار خانه را تا هشت ساعت تأمين كند و جايگزين دو نيروگاه گاز طبيعي پيك در شهر نيويورك شود. سيستم ۴۰۹ مگاواتي ماناتي نيز كه براي فلوريداي جنوبي برنامهريزي شده، با نيروگاه خورشيدي شارژ ميشود كه در مجاورت آن قرار گرفته است. اين سيستم كه بزرگترين سيستم باتري در جهان است و از خورشيد انرژي ميگيرد، جايگزين دو واحد قديمي ميشود كه گاز طبيعي مصرف ميكردند.
بهگفتهي فعالان صنعت، توان باتريهاي بزرگ استفادهشده براي ذخيرهسازي انرژي در آمريكا از ۱/۲ گيگاوات در سال ۲۰۲۰ به حدد ۷/۵ گيگاوات در سال ۲۰۲۵ خواهد رسيد. كلي اسپيكس بكمن، مديراجرايي انجمن ذخيرهسازي انرژي آمريكا، ميگويد در كشور آمريكا ظرفيت ذخيرهسازي باتري در سال ۲۰۲۰ دو برابر شد و اگر وقفههاي ناشي از كوويد ۱۹ نبود، شايد سه برابر ميشد.
اروپا سرعت كمتري در زمينه ذخيرهسازي دارد. دنيله گاتي تحليلگر شركت پژوهشي IDTechEx در بريتانيا است كه در زمينهي فناوريهاي نوظهور تخصص دارد. او معتقد است اروپا دربارهي چنين پيشرفتهايي كمي محافظهكارتر است. او ميگويد از در اروپا، از توسعهي ذخيرهسازي انرژي با بازار برق محدودكنندهاي ممانعت ميشود كه زير سلطهي مزايدههاي دولتي است و ذخيرهسازي را كمارزش نشان ميدهند. بااينحال، تعدادي پروژهي باتري بزرگ در حال شكلگيري است؛ ازجمله سيستم گيتوي ۳۲۰ مگاواتي كه نزديك لندن ساخته خواهد شد.
در سطح جهاني، گاتي رشد سريع ذخيرهسازي انرژي را پيشبيني ميكند كه در دههي آينده، به ۱/۲ تراوات (۱۲۰۰ گيگاوات) ميرسد. يكي از بازيگران اصلي استراليا است كه در سال ۲۰۱۷، به اولين كشوري تبديل شد و ذخيرهسازي باتري بزرگي به ظرفيت ۱۰۰ مگاوات را روي شبكهي برق خود نصب كرد. اين كشور قصد دارد سيستم ۳۰۰ مگاواتي ديگري نزديك ايالت ويكتوريا راهاندازي كند.
سيستم جديد براساس نياز برق را بين ايالتها توزيع ميكند و بهرهوري زيرساختهاي انتقال كنوني را به حداكثر ميرساند و نياز به ساخت خطوط برق جديد را كاهش ميدهد كه در بيشتر اوقات بياستفاده ميمانند. پروژههاي مشابهي در آلمان نيز درحالاجرا است.
عربستان سعودي نيز قصد دارد سيستم ذخيرهي انرژي اضافي بزرگ را در ساحل غربي كشورش بنا كند. اين تأسيسات شبانهروز ۱۰۰ درصد انرژي تجديدپذير را براي مجموعهي تفريحي متشكل از ۵۰ هتل و ۱،۳۰۰ خانه در امتداد ساحل درياي سرخ تأمين خواهد كرد.
كارشناسان ميگويند بيشتر نيروگاههاي سوخت فسيلي در آمريكا تا سال ۲۰۳۵ به پايان عمر خود ميرسند و زمان رشد سريع ذخيرهي انرژي در مقياس صنعتي نزديك است. يييي ژو، متخصص سيستمهاي توان تجديدپذير در شركت Bloomberg NEF، ميگويد انرژيهاي تجديدپذير همراهبا ذخيرهي باتري اكنون گزينهي اقتصادي مناسبي براي ساخت نيروگاههاي پيك جديد گاز است. جفتشدن توليد برق بهخصوص با ذخيرهي انرژي خورشيدي كه بهطوركلي از الگوي روزانه پيشبينيپذير پيروي ميكند، عملكرد موفقي دارد. ژو ميگويد هرچه انرژي خورشيدي بيشتري وارد شبكه شود، هزينهي عمليات نيروگاههاي گازي افزايش مييابد. او معتقد است: «نيروگاههاي گاز بايد اكنون بهدليل واردشدن انرژي خورشيدي، بيشتر روشن و خاموش شوند و اين امر موجب فرسودگي و كاهش طول عمر آنها ميشود.»
هوهنشتاين از شركت فلوئنس ميگويد باتريها حتي در حال رسيدن به ظرفيت حدود ۲۰۰ مگاوات هستند كه به انرژيهاي تجديدپذير كمك ميكنند جايگزين ژنراتورهاي كوچك و متوسط گاز طبيعي شوند. شركت هوهنشتاين افزايش سرمايهگذاري روي پروژههاي بزرگ را شاهد است. او اعتقاد دارد: «اكنون ميتوانيم اين منابع هيبريد (خورشيد و ذخيره و بادي) را بسازيم و كارهايي دهيم كه زماني با نيروگاههايي انجام ميشد كه سوخت فسيلي مصرف ميكردند.»
وسلي كول، تحليلگر انرژي در آزمايشگاه ملي انرژيهاي تجديدپذير ميگويد: «افزودن بخش ذخيرهسازي انرژيهاي تجديدپذير را سودآورتر ميكند.» ذخيرهسازي با جذب انرژي اضافهاي كه در ميانهي روز بهدليل كمبودن تقاضا براي برق از دست ميرود و انتقال آن در زمانيكه تقاضاي انرژي بيشتر است، به افزايش ارزش سيستم كمك ميكند.
درحاليكه ذخيرهي انرژي در بازارهاي باارزش، مانند كاليفرنيا در حال رونقگرفتن است، براي رواج گستردهي چنين سيستمهايي در سطح جهاني، قيمت باتري بايد كاهش بيشتري پيدا كند. بااينحال، تحليلگران خوشبيناند كه قيمت باتريها درنهايت بهاندازهي كافي كاهش پيدا كند كه امكان گسترش استفاده از سيستم ذخيرهي انرژي ميسر شود.