وقد أصبح تخزين الطاقة البحرية في حد ذاته عاملا حاسما في التوسع العالمي للطاقة المتجددة البحرية، حيث إن مزارع الرياح العائمة ومصفوفات الطاقة الموجية تنتقل إلى مياه أعمق، فإن الطبيعة المتقطعة لهذه المصادر تتطلب نظم تخزين يمكن أن تعمل بشكل موثوق به في رذاذ الملح، والضغط العالي، والظروف المتراكمة، وبدون تخزين فعال في البحر، فإن الحد من الطاقة النظيفة خلال فترات انخفاض الطلب أو ارتفاع الجيل، يؤدي إلى تفاقم التحديات الاقتصادية في المنشآت البحرية.

دال - التقدم المحرز في تكنولوجيات البطاريات من أجل البيئة البحرية

إن تخزين البطاريات هو أكثر التكنولوجيات نضجاً في التطبيقات البحرية، ولكن النظم الأرضية الموحدة تفشل بسرعة في البيئات البحرية، وتركز التطورات الأخيرة على تكييفات الكيمياء وتصميم الضبطيات، وأساليب التبريد الجديدة التي تمتد الحياة وتحسن السلامة في الظروف البحرية.

نظم الليثيوم -يون المصممة للاستخدام البحري

ويظل الليثيوم الكيمياء المهيمنة، حيث ينتج المصنعون الآن خلايا ذات غطاء مقاوم للتآكل، وموصلات مقفلة، ومساكن مجهزة بالضغط تتيح تشغيلها في أعماق عدة مئات من المترات، ويمكن لهذه النظم أن تحقق ذروة في تصميمات الريح، والقدرة على إحداث الارتداد، وتنظيم الترددات.

البطاريات التابعة للدولة الصلبة من أجل تعزيز السلامة

(ب) [بطاريات الدول الوليدة] تحل محل البطاريات السائلة باستخدام خزائن صلبة أو بوليمر، وتزيل تقريباً خطر الحريق الذي يتعلق بمشغلين خارجيين.() وتظهر شركات مثل الحلزون الأزرق وكبشب الكينتوم أن لديها ضغوطاً تعادل 500 متر من عمق المياه.() ولا تزال كثافة الطاقة العالية في الكيمياء الصلبة - بصمت 500 كيلو متر مربع()

بطاريات الصوديوم - الأيون

ويحظى كيمياء الصوديوم بالانتباه لأن الصوديوم واف ورخيص، ويمكن تصنيع الخلايا في مصانع الليثيوم الحالية التي تُشغل فيها كميات صغيرة من الصوديوم، على الرغم من أن مجموعة الصوديوم - الأسيون تقل كثافة الطاقة - نحو 150 كيلو غرام - ثديان - يمكن أن تتساهل مع التصريف العميق دون ضرر.

الابتكارات المتعلقة بتخزين الهيدروجين

إن الهيدروجين الأخضر المنتج من الرياح البحرية هو وسيط تخزين متعدد الأطراف يمكن الاحتفاظ به لأسابيع أو أشهر، مما يجعله مثالياً للتوازن الموسمي، والعقبات الرئيسية هي كفاءة التحلل الكهربائي في بيئة منصة متحركة، والتخزين المأمون والمضغوط لغاز الهيدروجين أو السائل.

الكهرباء الكهربية في المناطق الساحلية

(أ) أن تكون كميات الطاقة المتجددة (الثانية) مخفضة إلى أدنى حد من الاستخدام في الخارج، حيث توجد وحدات تعمل الآن على منابر عائمة تماماً، وقد أثبت مشروع الإنتاج في البحر الشمالي أن كمية الطاقة الكهربائية تبلغ 10 أمواج ميغاواط تصل إلى هيكل شبه مصغر، ينتج الهيدروجين بنسبة تصل إلى 72 في المائة.

تخزين الهيدروجين تحت الماء

وهناك استخدام كثيف في تخزين الهيدروجين في صهاريج عالية الضغط في الاتحاد الأوروبي، وهو خيار أفضل هو ضغط الغاز وتخزينه في مراكب فرعية من المياه، حيث تستخدم مختلف المفاهيم الضغط الهيدروجيني للمحيطات للمساعدة في الضغط، وعلى سبيل المثال، فإن المطاط المرن المثبت في قاع البحر ملئ بالهيدروجين عند ضغط أعلى قليلا من ضغط المياه المحيط، وبالتالي فإن المياه المحيطة تؤدي إلى تآكل المواهب.

E-Fuels as Secondary Storage

ويمكن أيضاً الجمع بين الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون المأخوذ من منصة بحرية لإنتاج الميثان الاصطناعي أو الميثانول المعروف بالوقود الإلكتروني، وفي حين أن هذا يقلل من كفاءة خط الأنابيب المدور (نحو 30 إلى 40 في المائة)، يمكن تخزين الوقود في خزانات عادية واستخدامه في توربينات الغاز القائمة أو شحنه إلى الشاطئ، وقد أظهر المشروع الدولي لإعادة تدوير الكربون في أيسلندا أن مفاعلات النقل البحري ذات مفاعلات مائية قابلة للتنفيذ.

مخزن الطاقة الكهربائية المأهولة

وتعتمد هذه التكنولوجيات في مجال التخزين على المياه أو الهواء كسائل عامل، وتستغل عمليات التكيف في المناطق البحرية المحيط العميق لتحل محل الخزانات أو الكهوف الباهظة التكلفة.

المياه الجوفية المزروعة

ويحتاج الماء التقليدي إلى خزانين على ارتفاعات مختلفة؛ أما في البحر نفسه فهو بمثابة الخزان الأدنى، ويستخدم مفهوم البطارية المحيطية الذي وضعته الشركة الهولندية " أوشن جرازر " ، وهو نظام مثانة مرن كبير في قاع البحر، ويُضخ الماء في أثناء الجيل الزائد من المثانة إلى البحر المحيط، ويقلل الضغط الداخلي.

مقصورات الطاقة الجوية المطبعية

وتضغط شبكات الأشعة السينية السطحية على المحيط العميق للحفاظ على الضغط الجوي المستمر، وفي تصميم نموذجي، يضغط الهواء بواسطة مكثفات تعمل بالكهرباء وتخزن في سفن صلبة من الفولاذ أو في غرف متقلبة تحت الماء، ويضع الحمولة المائية من المياه البحرية المحيطة به احتواء طبيعي، بحيث لا تحتاج السفن إلى تعزيز هيكلي كبير، وعندما يلزم توفير الكهرباء، يتم إطلاق الهواء المضغوط في إطار ضغط من الماء المتطور إلى مولد كهربائي.

التكنولوجيات الناشئة والتوقعات المستقبلية

وإلى جانب البطاريات الثابتة، والهيدروجين، وحلول التخزين الميكانيكي، تنتقل عدة مفاهيم جديدة من نطاق المختبرات إلى اختبار النموذج الأولي في البيئات الخارجية.

البطاريات المتفجرة

وتحتاج البطاريات ذات التدفق الأحمر في فانديوم إلى تخزين للطاقة منفصل عن تحويل الطاقة باستخدام الكهروليت السائل في خزانات خارجية، أما بالنسبة للتطبيقات البحرية، فيمكن وضع الدبابات على قاع البحر أو على برج مستقل، مما يقلل من وزنها على منصة التربين، وتتوفر مركبات الكربون المفلورة في مكان آمن نظراً إلى أن الكهرباء غير قابلة للنفخ، ويمكن أن تحقق 000 20 دورة من الحاويات المصغرة.

خبز محمول

ويرفع تخزين الجاذبية كتلة ثقيلة تستخدم فائضاً من الكهرباء ويتركها تهبط فيما بعد لتوليد الطاقة، وفي البحر يمكن أن يكون " الشلال " عمودياً إلى المحيط، باستخدام العمق كطول قطري، وقد اقترحت الشركة تصميماً يعلق فيه وزناً يتراوح بين 500 طن من الماء ويقلل من سلسلة من المحركات، وعند إطلاقها، يسحب الوزن الدوار المحتملة من مشغلات.

تخزين الطاقة الحرارية

كما أن التخزين الحراري في المناطق البحرية المتجهة إلى المياه الجوفية، الذي يُستخدم في توليد الطاقة الكهربائية، أو في أجهزة التخزين الحرارية، أو في المواد المحتوية على محركات حرارية، أو في شكل مواد متحركة، أو في شكل مواد متطورة، أو في شكل مواد متطورة، أو في شكل كهرباء، أو في إطار نظام حراري مجهز بنسبة ٥ في المائة.

نظم التخزين الهجينة والتكامل

ولا تلبي هذه التكنولوجيا كل الاحتياجات، ومن المرجح أن يدمج الحل الأمثل للتخزين في الخارج في مزرعة محددة للرياح بين تكنولوجيات أو أكثر: البطاريات اللازمة للاستجابة السريعة (من الثانية إلى دقائق)، والهيدروجين أو CAES لتحقيق التوازن اليومي (من ساعات إلى أيام)، وأجهزة تخزين الوقود أو الخزن الجاذبية للتخزين الموسمي، بينما يُنشئ مشروع التعاون بين الاتحاد الأوروبي واليابان لتخزين الطاقة الهجينية في المناطق البحرية نظاماً للمراقبة يُرسل إليه

خاتمة

وستؤدي التكنولوجيات الناشئة في مجال تخزين الطاقة في الخارج إلى تسارع وتيرة الارتداد، نتيجة للنمو الهائل في الطاقة المتجددة العائمة والمتجددة البحرية، حيث توفر البطاريات التي تستخدم الليثيوم والدول الصلبة قدرة متماسكة ومستجيبة سريعة على المدى القصير؛ وتوفر مخزونات الهيدروجين والهيدرويد المضخ تحت الماء حلولا واسعة النطاق وطويلة الأجل؛ وتُوفِّر البطاريات المتدفقة، وتخزن الجاذبية، وتُحدِّ من تكاليف البنية التحتية الأساسية.