أبحاث جديدة في ألمانيا لتخزين الكهرباء النظيفة

يواجه التحول لوسائل الطاقة المتجددة تحديات منها تخزين الكهرباء النظيفة. بدأت ألمانيا تجربة 

جديدة للتغلب على المشكلة تتمثل في تحويل الكهرباء إلى ميثان ورغم حداثة التجربة إلا أنها تعطي ألمانيا فرصة الريادة في هذا المجال.

يمكن إغلاق جميع مفاعلات الطاقة التقليدية في ألمانيا تماما خلال أيام الأحد والعطلات المشمسة والعاصفة إذ ستكفي الطاقة الناتجة من الشمس والرياح في إمداد البلاد بالكهرباء المطلوبة لكن المشكلة تكمن في صعوبة أن تخضع عمليات توليد هذا النوع من الكهرباء للتخطيط المسبق.

فما الذي يمكن أن يحدث إذا لم تهب الرياح أو لم تسطع الشمس كما هو الحال في شهور الخريف الممطرة ؟ الطاقة المتجددة لا يمكن الاعتماد عليها لذا يجب التوصل لطريقة لتخزينها لفترات طويلة وهنا تكمن المشكلة فليس هناك حتى الآن تقنيات متطورة تساعد على تخزين هذه الكهرباء لفترات طويلة.

أما بالنسبة لوحدات الضخ التي تقوم بضخ المياه في البحيرات المرتفعة باستخدام الكهرباء وتصلح أيضا لتحويل هذه الطاقة إلى كهرباء مرة أخرى عند الحاجة، فسعتها ضئيلة نسبيا كما أن آليات تخزين الطاقة الأخرى غير مجدية من الناحية الاقتصادية.

الغاز وسيلة لتخزين الطاقة

ربما تبدأ فكرة الحل من مدينة شتوتجارت الألمانية التي شهدت افتتاح أكبر وحدة بحثية في هذا المجال إذ يعمل علماء من مركز أبحاث طاقة الشمس والمياه ومعهد فراونهوف لطاقة الرياح وتقنيات الطاقة، على تطوير تقنية تخزين كيميائية جديدة.

وتعتمد التقنية الجديدة على تحويل الكهرباء التي يتم إنتاجها من طاقة الشمس والرياح ، إلى غاز يسهل تخزينه بعد ذلك. ودمج الباحثون عمليتين هما: استخراج الهيدروجين باستخدام التحليل الكهربائي وإنتاج الميثان ، معتمدين في ذلك على فكرة طورها العالم الكيميائي الشهير بول ساباتيه عام 1906 .

ويوضح أولريش تسوبربولر، الباحث بمركز طاقة الشمس وأبحاث المياه الأمر قائلا:" في البداية يتم إمداد المفاعل بالكهرباء من الخارج". وبعد ذلك يتم تكسير جزئ الماء إلى وحدتيه وهما الهيدروجين والأوكسجين. أما الخطوة الثانية فتتمثل في تحويل الهيدروجين إلى غاز الميثان باستخدام ثاني أكسيد الكربون كعامل مساعد. ومن السهل بعد بذلك تخزين الميثان في شبكات الغاز الطبيعي.

كفاءة عالية

تقدر درجة كفاءة عملية تحويل الكهرباء إلى غاز الميثان بحوالي 60% لأن 40% من الطاقة في هذه العملية تفقد كحرارة. ويمكن زيادة درجة الكفاءة حال تمت الاستفادة من هذه الحرارة المفقودة كمصدر للطاقة أيضا.

يمكن استخدام غاز الميثان المخزن في تشغيل الأفران الصناعية ومفاعلات الكهرباء بالإضافة إلى السيارات ووحدات التدفئة. ويعقد الباحثون آمالا عريضة على هذه التقنية الجديدة التي تساعد للمرة الأولى على تخزين الكهرباء لفترة طويلة.

تعتمد التقنية الجديدة على تحويل الكهرباء التي يتم انتاجها من طاقة الشمس والرياح ، إلى غاز يسهل تخزينه بعد ذلك.

سيارة تعمل بالميثان

أبدت الشركات الكبرى أيضا اهتماما بهذه التقنية إذ ترغب شركة "أودي" الألمانية لصناعة السيارات في طرح سيارة تعمل بغاز الميثان في الأسواق العام المقبل. واشترت الشركة العملاقة بالفعل مزرعة رياح تحول الطاقة الخضراء إلى ميثان.

وتنتج الوحدة الواحدة في مزرعة الرياح والتي تبلغ قدرتها 6ر3 ميجاوات ، كمية من الطاقة في الدقيقة الواحدة تكفي لتشغيل سيارة مسافة 300 كيلومتر. ومن المخطط استكمال المشروع البالغ تكلفته 20 مليون يورو والذي يهدف لتحويل الكهرباء إلى غاز، في منطقة فيرلته بشمال ألمانيا. وينتظر الانتهاء تماما من بناء وحدات الطاقة الست العملاقة بحلول عام 2013 .

فرصة للريادة

رغم الاهتمام الكبير بهذه التقنية الجديدة إلا أنها مازالت في أولى مراحلها كما أنها باهظة الثمن لكن هذا كله يمكن أن يتغير كما يقول غريغور فون فالدشتاين ، المدير التنفيذي لشركة "سولارفول" لتوليد الطاقة المتجددة والذي يرى أن هناك طلبا كبيرا على وحدات تخزين الطاقة في الأسواق. ويتوقع فون فالدشتاين هبوط أسعار وحدات تحويل الكهرباء إلى ميثان مع بناء المزيد من الوحدات.

ليس فهذا فحسب بل إن فون فالدشتاين يرى أن هذه التجربة الجديدة التي تشهدها مدينة شتوتغارت تفتح سوقا جديدا وتعطي ألمانيا الفرصة لتصبح رائدة في هذا المجال.