كيف يساهم تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية في البطاريات في الحد من انبعاثات الكربون؟

مرحبًا جميعًا، دعونا نتحدث عن شيء كان يدور في ذهني كثيرًا مؤخرًا - خفض انبعاثات الكربون، وكيف أن تخزين البطاريات الشمسية الكهروضوئية هو في الواقع أحد أكثر الأشياء التي غيرت قواعد اللعبة التي تم الاستخفاف بها هناك. كمورد لتخزين البطاريات الكهروضوئية، أعمل مع هذه التقنية كل يوم، وأنا هنا لشرحها بلغة إنجليزية بسيطة، بدون مصطلحات، مجرد حديث حقيقي عن كيفية تحريك هذه الأشياء فعليًا لتقليل انبعاثات الكربون.

أولاً، دعونا نوضح شيئًا واحدًا: الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مذهلة، ولكن لها فائدة كبيرة - فهي تولد الطاقة فقط عندما تكون الشمس مشرقة أو تهب الرياح. وهذا يعني أنه في معظم الأوقات، عندما نكون في أمس الحاجة إلى الطاقة (مثل عندما يعود الجميع إلى المنزل من العمل، ويطبخون العشاء، ويشغلون مكيف الهواء)، فإن مصادر الطاقة المتجددة هذه قد لا تنتج القدر الذي نحتاجه من الطاقة. وفي الوقت الحالي، تعتمد الكثير من الشبكات على محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري لسد هذه الفجوة - وخاصة الغاز الطبيعي والفحم - لأنها يمكن أن تعمل بسرعة. ولكن عندما نضيف نظامًا جيدًا لتخزين البطاريات الكهروضوئية، فإننا نصلح هذه المشكلة برمتها.

انتظر، اسمحوا لي أن أجعل ذلك أكثر واقعية. فكر في منزل به ألواح شمسية على السطح. في يوم سبت مشمس، قد تنتج هذه الألواح كهرباء أكثر مما يستخدمه المنزل، على سبيل المثال 10 كيلووات في الساعة، لكن المنزل يحتاج فقط إلى 4 كيلووات في الساعة. في الماضي، كان سيتم إرسال 6 كيلووات ساعة إضافية إلى الشبكة، وقد يحصل صاحب المنزل على رصيد صغير (إذا كان محظوظًا) ولكنها في الأساس إمكانات ضائعة. الآن، مع نظام تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يتم تخزين هذه الطاقة الإضافية في البطاريات بدلاً من التخلص منها. وبعد ذلك، عندما تغرب الشمس في الساعة 7 مساءً، وتستخدم الأسرة 8 كيلووات في الساعة، يبدأ إنتاج الطاقة الشمسية المخزنة - فلا داعي لإشعال محطة غاز فقط لتشغيل الثلاجة والأضواء والتلفزيون. وهذا يمثل خفضًا مباشرًا في انبعاثات الكربون، لأننا نستبدل الطاقة المولدة من الوقود الأحفوري بالطاقة الشمسية النظيفة التي وفرناها سابقًا.

ويجب أن أذكر أن الأمر لا يقتصر على المنازل السكنية أيضًا. تستخدم المباني التجارية - مثل محلات البقالة ومجمعات المكاتب وحتى المصانع - أطنانًا من الطاقة خلال ساعات الذروة. قد يستخدم متجر كبير 500 كيلووات في الساعة بين الساعة 5 و8 مساءً، وإذا كان بإمكانه تشغيل معظم ذلك باستخدام الطاقة الشمسية المخزنة، فهذا يعني تقليل الاعتماد على محطات الذروة. تعد محطات بيكر هي الأسوأ بالنسبة للكربون لأنها عادة ما تكون قديمة وغير فعالة وتحرق الكثير من الوقود الأحفوري لكل كيلوواط ساعة مقارنة بمحطات التحميل الأساسي. لذا، في كل مرة يقلل فيها نظام تخزين البطاريات الكهروضوئية من ذروة الطلب، فإننا نقوم بخفض تلك الانبعاثات الإضافية من المحطات ذات الذروة. وهذا فوز كبير للكوكب.

وهناك أمر آخر كبير: استقرار الشبكة ودمج المزيد من مصادر الطاقة المتجددة. في الوقت الحالي، لا تستطيع الشبكة التعامل إلا مع الكثير من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح قبل أن تبدأ في مواجهة المشكلات. إذا قام عدد كبير جدًا من الأشخاص بوضع الطاقة الشمسية على الأسطح، فقد تمتلئ الشبكة بالطاقة الزائدة أثناء النهار، ومن ثم تحدث فجوات في الليل. تعمل البطاريات على تسهيل ذلك. يتم شحنها عندما يكون هناك الكثير من الطاقة المتجددة، ويتم تفريغها عند عدم وجودها، حتى نتمكن من إضافة المزيد من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى الشبكة دون كسرها. وبما أن مصادر الطاقة المتجددة هذه خالية من الانبعاثات، فإن وجود المزيد منها على الشبكة يعني حرق كميات أقل من الفحم والغاز. لقد رأيت هذا في مشاريع حقيقية - لقد عملنا مع شركة مرافق في العام الماضي أضافت أنظمة الطاقة الكهروضوئية والبطاريات الخاصة بنا، وتمكنوا من إضافة المزيد من الطاقة الشمسية إلى شبكتهم بنسبة 30% دون أي مشاكل تتعلق بالاستقرار. النتيجة؟ وانخفضت انبعاثاتها الكربونية الناتجة عن توليد الكهرباء بنسبة 18% خلال 12 شهرًا فقط. هذا ليس رقمًا قمت باختلاقه، لقد شاركوا هذه البيانات معنا، وقد أذهلتني.

انتظر، دعنا نتحدث عن تكنولوجيا البطاريات لثانية لأن الكثير من الناس يتساءلون، "أليست البطاريات ضارة بالبيئة؟" انظر، كل التكنولوجيا لها تأثير، ولكن عند مقارنتها بالبديل – حرق الوقود الأحفوري للحصول على الطاقة لمدة 20 أو 30 عامًا – فإن البطاريات تأتي في المقدمة. دعونا نجري حسابًا تقريبيًا سريعًا: يبلغ عمر بطارية الليثيوم أيون الشمسية النموذجية (نفس النوع الذي نستخدمه في تخزين البطاريات لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية) حوالي 10 إلى 15 عامًا، وخلال ذلك الوقت، يمكنها تخزين وتفريغ آلاف كيلووات ساعة من الطاقة الشمسية، لتحل محل كيلووات ساعة التي كانت ستأتي من الغاز. تشير الدراسات إلى أن البطارية الشمسية، طوال عمرها الافتراضي، تقلل من انبعاثات الكربون بحوالي 70-90٪ مقارنة باستخدام طاقة الشبكة من الوقود الأحفوري. ونعم، نحن نتحسن أيضًا في إعادة تدوير البطاريات، حيث يمكن الآن إعادة تدوير معظم بطاريات الليثيوم أيون بنسبة 95%، وبالتالي فإن تأثير نهاية العمر الافتراضي أقل بكثير مما كان عليه من قبل.

ودعونا لا ننسى أيضًا المناطق النائية وخارج الشبكة. لا تتمتع الكثير من الأماكن حول العالم بإمكانية الوصول إلى كهرباء موثوقة، وفي الوقت الحالي، يستخدمون مولدات الديزل لتشغيل منازلهم وشركاتهم. هذه المولدات غير فعالة للغاية وتنبعث منها أطنان من الكربون. ولكن إذا قمت بوضع ألواح شمسية مقترنة ببطارية شمسية كهروضوئية في تلك المناطق، فيمكنها استبدال الديزل بالكامل. لقد عملت في مشروع في ريف كينيا العام الماضي - قمنا بتركيب نظامنا لقرية صغيرة، وكانوا يحرقون 50 لترًا من الديزل يوميًا. أما الآن، فهي تعتمد على تخزين الطاقة الشمسية، وانخفضت انبعاثاتها الكربونية الناتجة عن الكهرباء بنسبة 100% (لم يعد هناك وقود الديزل)، وانخفضت فواتير الطاقة لديها بنسبة 80%. وهذا ليس جيدًا للكوكب فحسب، بل إنه يغير حياة الأشخاص الذين يتعاملون مع الطاقة الباهظة الثمن والقذرة لسنوات.

الآن، أعرف أن بعض الناس يشككون في التكلفة. قبل بضع سنوات، كانت بطاريات الطاقة الشمسية باهظة الثمن حقًا، لكن الأسعار انخفضت بشكل جنوني على مدار العقد الماضي - أكثر من 80٪ منذ عام 2010، في الواقع. وعندما تأخذ في الاعتبار التوفير في فواتير الكهرباء، بالإضافة إلى فوائد الكربون، فهذا أمر بديهي بالنسبة لمعظم الأشخاص والشركات. حتى إذا كنت لا ترغب في الابتعاد تمامًا عن الشبكة، فإن إضافة بطارية يتيح لك "تغيير وقت" استخدامك للطاقة الشمسية - استخدم الطاقة التي تولدها أثناء النهار عندما تحتاج إليها في الليل، بدلاً من شراء طاقة الشبكة باهظة الثمن عندما تكون الأسعار مرتفعة (تسمى هذه رسوم ذروة الطلب، ويمكن أن تشكل جزءًا كبيرًا من فاتورة الطاقة للمبنى التجاري). لذا فهو ليس صديقًا للبيئة فحسب، بل إنه فعال من حيث التكلفة أيضًا، ولهذا السبب يقوم المزيد والمزيد من الأشخاص بهذا التحول.

انتظر، دعنا نعود إلى الجزء العلمي للتأكد من أنني لا أبالغ في تقدير الأمور. المفتاح هنا هو أن تخزين البطاريات الكهروضوئية يلغي ما يسمى "التقليص" - حيث يتم توليد الطاقة المتجددة ولكن لا يمكن استخدامها لأنه لا يوجد مكان لوضعها على الشبكة. يعد تقليص الطاقة مشكلة كبيرة في الأماكن التي بها الكثير من الطاقة الشمسية، مثل كاليفورنيا أو تكساس. في العام الماضي، قلصت ولاية كاليفورنيا ما يزيد عن 5 ملايين ميجاوات في الساعة من الطاقة الشمسية، وهو ما يكفي لتزويد 450 ألف منزل بالطاقة لمدة عام. وهذا كله عبارة عن طاقة نظيفة يتم إهدارها لأنه لا توجد بطارية لتخزينها. ومن خلال إضافة المزيد من تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكننا خفض هذا التقليص إلى النصف، مما يعني حرق كميات أقل من الوقود الأحفوري لإنتاج نفس الكمية من الطاقة. هذه طريقة مباشرة وقابلة للقياس لتقليل الانبعاثات.

أريد أيضًا أن أتحدث عن وسائل النقل، لأن الكثير من الأشخاص لا يربطون تخزين البطاريات الكهروضوئية بذلك، لكن ينبغي عليهم ذلك. تنمو السيارات الكهربائية بشكل جنوني، وإذا قمنا بشحنها بالطاقة من الشبكة، فإن هذه الطاقة لا تزال تأتي من الوقود الأحفوري في العديد من الأماكن. ولكن إذا قمت بشحن سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية المخزنة من بطارية منزلك، فستكون وسيلة نقل خالية تمامًا من الانبعاثات. إنه فوز اثنين مقابل واحد: أنت تقلل الانبعاثات الناتجة عن استخدام الطاقة في منزلك ومن القيادة. لدينا مجموعة من العملاء المقيمين الذين يفعلون ذلك بالضبط - لديهم طاقة شمسية على الأسطح، وبطارية، ومركبة كهربائية، وبالكاد يلمسون طاقة الشبكة على الإطلاق. يعمل منزلهم وسيارتهم بالكامل بالطاقة الشمسية النظيفة، وتكون بصمتهم الكربونية من الطاقة صفرًا.

اسمحوا لي أن أشارك قصة سريعة لجعل هذا الأمر حقيقيًا. قام أحد عملائنا في أوستن، تكساس، بتركيب نظام تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية العام الماضي. قبل ذلك، كان منزلهم متصلاً بشبكة الكهرباء التي تتكون من 40% من الغاز الطبيعي. كان لديهم طاقة شمسية على الأسطح، لكنهم كانوا يرسلون كل طاقتهم الزائدة إلى الشبكة مقابل قرض صغير. بعد إضافة البطارية، أصبحوا الآن يستخدمون كل طاقتهم الشمسية تقريبًا خلال النهار، ويخزنون الباقي، ويديرون منزلهم بالكامل ليلاً باستخدام تلك الطاقة المخزنة. وارتفعت فاتورة الكهرباء لديهم من 180 دولارًا شهريًا إلى 20 دولارًا، وانخفضت انبعاثاتهم الكربونية من الطاقة المنزلية بنسبة 75%. هذه عائلة عادية، وليست شركة ضخمة، تُحدث فرقًا حقيقيًا.

الآن، كشخص في هذه الصناعة، أرى أن الكثير من الناس ما زالوا لا يعرفون مدى حجم هذا التأثير. تقول وكالة الطاقة الدولية (IEA) إن تخزين الطاقة يمكن أن يكون مسؤولاً عن 10% من تخفيضات انبعاثات الكربون العالمية بحلول عام 2030. وهذا ليس رقماً صغيراً، بل مساهمة ضخمة. ومعظم هذا التخزين سيتم إقرانه بالطاقة الشمسية الكهروضوئية، لأن الطاقة الشمسية هي أرخص مصدر للطاقة المتجددة في الوقت الحالي. لذا فإن جمع هذين الاثنين معًا يشبه تجميع قوتين عظميين: الطاقة الرخيصة والنظيفة بالإضافة إلى القدرة على استخدامها كلما احتجت إليها، مما يعني كمية أقل من الوقود الأحفوري.

لكن الأمر لا يتعلق فقط بالمشاريع الكبيرة أو الأغنياء. نحن بحاجة إلى سياسات تدعم تخزين البطاريات الكهروضوئية للجميع - على نطاق سكني وتجاري وعلى مستوى المرافق. إعفاءات ضريبية لأصحاب المنازل الذين يضيفون البطاريات، ومنح للشركات الصغيرة، وتبسيط التصاريح لمشاريع التخزين. لقد تحدثت مع الكثير من صناع السياسات الذين يفهمون هذا، ولكننا بحاجة إلى مواصلة الدفع. لأن كل بطارية نقوم بتركيبها هي خطوة بعيداً عن الفحم والغاز، وخطوة نحو مستقبل أنظف.

لنكن صادقين، لا توجد حل سحري واحد لخفض انبعاثات الكربون. لكن تخزين البطاريات الكهروضوئية يعد أحد أكثر الأدوات العملية فعالية المتوفرة لدينا الآن. إنها تعمل بالفعل في آلاف المنازل والشركات والمجتمعات حول العالم. كمورد لتخزين البطاريات الكهروضوئية، أنا فخور بأن أكون جزءًا من ذلك، وأنا متحمس لرؤية كيف تستمر هذه التكنولوجيا في النمو.

إذا كنت مالك منزل، أو صاحب عمل، أو مؤسسة تتطلع إلى التحول إلى الطاقة النظيفة وخفض انبعاثات الكربون، فيمكننا مساعدتك. يعرف فريقنا بالضبط كيفية تصميم نظام يناسب احتياجاتك - سواء كنت تتطلع إلى الابتعاد عن الشبكة، أو تقليل تكاليف الطاقة في أوقات الذروة، أو مجرد استخدام المزيد من الطاقة الشمسية لديك. توجه إلى موقعنا الإلكتروني للاطلاع على الحلول التي نقدمها، ولا تتردد في التواصل مع فريقنا لبدء المحادثة حول كيفية العمل معًا لجعل طاقتك أنظف وأقل تكلفة.

مراجع:

1. وكالة الطاقة الدولية. (2023). توقعات تخزين الطاقة العالمية. منشورات الوكالة الدولية للطاقة.
2. لازارد. (2022). تكلفة لازارد المتساوية لتحليل التخزين. لازارد فرير وشركاه ذ.م.م.
3. مشغل النظام المستقل في كاليفورنيا (CAISO). (2023). تقرير التقليص لعام 2023. كيسو.
4. جمعية صناعات الطاقة الشمسية (SEIA). (2022). تقرير رؤية سوق الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة. SEIA.
5. البنك الدولي. (2021). كهربة الريف باستخدام مصادر الطاقة المتجددة: دراسات حالة من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. مجموعة البنك الدولي.