السلف في نظام الطاقة الشتوية تكنولوجيات التخزين باستخدام العجلات والعجلات مُلحوظة الهواء

السلف في تكنولوجيا CAES

وأقدم مصانع البيوت التجارية - هيونتورف )ألمانيا، ١٩٧٨، ٢٩٠ ميغاواط( وماكنتوش )ألاباما، ١٩٩١، ١١٠ ميغاواط( - تكنولوجيا الدايات - تستخدم في تخزين الكهوف، ولكن التطورات الأخيرة تدفع دائرة الجمارك والبيئة إلى زيادة الكفاءة، وانخفاض التكلفة، وزيادة المرونة:

• (أ) يُبنى الآن مصانع تجريبية ومظاهرية، ويستخدم مشروع A-CAES الذي تنفذه شركة RWE في ألمانيا نظام تخزين حراري مكتظ بعبء مكتظ، وقدرة عدة مئات من الميغاواط، ومن المتوقع أن يحقق هذا المشروع كفاءة تتراوح بين 65 و70 في المائة مع عدم وجود انبعاثات في الأراضي الفرنسية.
• Advanced turbine design:] Turbines that can handle higher inlet temperatures and pressures are being developed through materials like Inconel and ceramic coatings. These allow for more efficient expansion and reduced auxiliary fuel consumption.
• ]Underground storage innovations:] besides salt hydrorns, researchers are exploring porous rock formations (e.g., depleted gas reservoirs, saline layers) for CAES. Shell’s CAES pilot in the Netherlands uses a depleted gas field, and the Pacific Northwest National Laboratory has evaluated the potential of basal storage.
• Coupled with wind farm operations:] Smart control systems can optimize the timing of compression based on wind power forecasts, storing energy when wind is abundant and prices are low, and generating when wind is scarce and prices are high. This provides a revenue stream while reducing curtailment.

وقد أبرزت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة أنها إحدى تكنولوجيات التخزين الطويلة الأجل القليلة القادرة على دعم الشبكات المتجددة بنسبة تتراوح بين 80 و 100 في المائة، ويمكن أن تصل مشاريع الوكالة التي طورت نظام إدارة الطاقة المتجددة إلى تكاليف تركيب تقل عن 100 دولار/كيلوواط بحلول عام 2030 إذا ما ارتفع حجم التصنيع.

التآزر بين النظام الأساسي للإحصاء والطاقة الفائزة

وفي كثير من المناطق، تهب الرياح أقوى في الليل عندما يكون الطلب منخفضا؛ وفي المقابل، في أيام الهدوء، قد يكون الطلب مرتفعا، ويتيح النظام الزراعي للمزارع الريحية نقل الطاقة من ساعات العمل إلى ساعات الذروة، ويرتفع الأسعار ويقلل من الحاجة إلى محطات احتياطية، وعندما يقترن ذلك بمزرعة للريح، فإن الشاحنات التي تستهلك الطاقة الريحية يمكن أن تتجنب مباشرة تحويلها.

وفي تكساس، شهد مجلس موثوقية الكهرباء في تكساس زيادة في تقليص الرياح بسبب القيود المفروضة على النقل والافراط في العرض ليلا، وقد أظهرت الدراسات التي أجراها مختبر الطاقة المتجددة الوطني أن إضافة 500 ميغاواط من الرؤوس الحربية التابعة للدائرة يمكن أن تستوعب أكثر من 90 في المائة من الطاقة الريحية المخفضة وتوفر قدرة يمكن إرسالها خلال فترات الذروة، وتشير تحليلات مماثلة لمنطقة البحر الشمالي، غنية بالرياح البحرية، إلى أن مركز آسيا والمحيط الهادئ للطاقة الذرية في مخزن للأموال.

الاعتبارات الاقتصادية وحالة النشر

أما في مجال الطاقة، فإن نظام الطاقة المتطورة في الولايات المتحدة هو تاريخ أطول من العجلات في نطاق المرافق، ولكن الاعتماد يظل محدوداً، وتشمل الحواجز الرئيسية قابلية التكييف الجيولوجي (الكمائن الأرضية المثلى ولكن ليس في مجال الطاقة) وفترات البناء الطويلة، وكفاءة استخدام الطاقة المنخفضة المدى في المناطق الحضرية، مقارنة بالهيدروا المضخة، غير أن تكلفة الطاقة المخزنة في منطقة آسيا والمحيط الهادئ هي من أقل ما يمكن أن تُستخدم في تكنولوجيا تخزينه من 70 إلى 120 دولاراً من دولارات الولايات المتحدة.

التحليل المقارن: العجلات مقابل السلاسل المتجهة إلى الاندماج في الشتاء

الأدوار التكميلية في جريد

وتشغل العجلات والجزر الكهرومغناطيسية نوافذ مختلفة ولكنها مكملة في مشهد تخزين الطاقة الريحية، وتطفح العجلات في فترة قصيرة، وتطبيقات ذات طاقة عالية - ثانية لتعطيلها مثالية لتنظيم التردد، واضطرابات الكهرباء الاصطناعية، وسلاسة تقلبات الدقائق الريحية، وعلى النقي من ذلك، يتم استخدام الطاقة السائلة العالية على نحو متفائل في تخزين الطاقة السائب على مدى ساعات عديدة.

ويجري حاليا دراسة نظم هجينة تجمع بين كلتا التكنولوجيات، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تتقاسم مزرعة الرياح التي تبلغ ١٠٠ ميغاواط مع مجموعة من طيور العجلات التي تعمل بالطائرة من طراز MW/5 MWh، ومحطة تخزين تعمل ب ٥٠ ميغاواط/٤٠٠ ميغاه، وتستوعب الطاقة تقلبات الكهرباء عبر خطوط الكهرباء، بينما تتجاوز رسوم وحدة الريح التوقعات والتصريف أثناء فترات الذروة المسائية.

الموثوقية والحد من الستار

وتسهم كلتا اللغتين في زيادة موثوقية الشبكة عن طريق الحد من تقلب الطاقة الريحية الصافية، وفي دراسة أجرتها جامعة كاليفورنيا، بيركلي، مما أدى إلى إضافة مزيج من العجلات (2 في المائة من القدرة على الريح) ودائرة الطاقة الذرية (20 في المائة من القدرة على الريح) إلى سيناريو مرتفع الوجوه، مما أتاح للمزرعة الريحية أن تفي بنسبة 90 في المائة من موثوقيتها التعاقدية، مقارنة بأقل من 60 في المائة دون تخزين.

التوقعات المستقبلية والتوجيهات البحثية

وفي غضون ذلك، سيشهد العقد القادم زيادة في التكنولوجيات، حيث تركز البحوث على الحد من الحمولة الذاتية من خلال نظم فراغ محسنة وعلامات موصلية خارقة؛ وزيادة كثافة الطاقة من خلال محركات مركبة أكثر قوة؛ وتخفيض التكلفة من خلال الإنتاج الجماعي.

وسيؤدي الترميز والاستخبارات الاصطناعية دورا متزايدا، إذ يمكن للخرافي الديكي التي تدمج التنبؤات الجوية، وأسعار السوق، وتخزين أحدث الشحنات أن ترسل على الوجه الأمثل كل من العجلات وأجهزة إدارة الطيران المدني، وتعظيم الإيرادات مع دعم استقرار الشبكة، ويجري تدريب نماذج التعلم الآلات على التنبؤ بمصابيح الطاقة الريحية، والتخزين قبل الشحن أو التصريف قبل بضع دقائق، مما يقلل من كمية الاحتياطي اللازم.

كما أن أطر السياسات آخذة في التطور، ففي الولايات المتحدة، يتطلب الأمر رقم 841 الصادر عن اللجنة الاتحادية لتنظيم الطاقة والطلبات اللاحقة من متعهدي الشبكات السماح لمشغلي شبكات تخزين الطاقة بالمشاركة في أسواق الكهرباء بالجملة في مجال من مجالات اللعب مع جيل، وقد فتح هذا المجال مسارات جديدة للإيرادات لكل من الطوافات وأجهزة إدارة الطاقة، وفي أوروبا، تُلزم مجموعة الطاقة النظيفة لجميع الأوروبيين بالمثل بالدخول إلى الأسواق، كما أن العديد من البلدان الأعضاء تضم خططاً تتعلق بالطاقة والبيئة.

خاتمة

إن تخزين الطاقة العجلة وتخزين الطاقة الكهربائية المكثفة هما نوعان من التكنولوجيات المكملة للغاية التي تتصدى للتحدي الأساسي المتمثل في تداخل الطاقة الريحية، حيث أن العجلات توفر الطاقة الكهربائية على الفور، وهي ذات دورة عالية، من أجل تحقيق الاستقرار والتنظيم؛ وتوفر هذه النظم تخزيناً كبيراً من الكلفة للجملة من أجل تضييق نطاق الطاقة الريحية، كما أن الابتكارات الحديثة - مركبات البلاستيك، والعلامات المغناطيسية، والتصميم الريحي.