كيف ستعمل بطارية تسلا الأكبر في العالم

إذا أوفى إيلون ماسك وتسلا بالتزاماتهم الطموحة، ستكون ولاية جنوب أستراليا بحلول نهاية هذا العام موطناً لأكبر بطارية في العالم. سيتم ربط المنشأة الخاصة بالبطارية بمزرعة ريحية تضم 99 توربيناً (التي مازالت قيد الإنشاء حالياً) وستكون بمثابة خزان للطاقة لضمان حصول المنطقة على ما يكفيها من الكهرباء، حتى خلال الأوقات التي يرتفع الطلب عليها.

من الممتع أن نتخيل بطارية "دوراسل" هائلة الحجم تخرج من الأرض، ولكن في الواقع، ستكون هذه المنشأة الهائلة شبكة من البطاريات الموجودة في وحدات من صناعة تسلا تسمى كل منها "باورباك". سوف يشكلون معاً ما تسميه الشركة "أضخم مشروع في العالم لادخار الطاقة في بطاريات ليثيوم أيون".  لا تذكر تسلا عدد وحدات "باورباك" التي يتطلبها إنجاز المشروع، ولكنه وفقاً للشركة سيختزن 100 ميجاواط من الكهرباء والتي ستتمكن من تزويد أكثر من 30,000 منزل بالطاقة الكهربائية.

على أرنب شركة إنرجايزر أن يتوخى الحذر

يقول مارك ثولك، رئيس شؤون التطوير في شركة "أدفانسد ميكروجريد سوليوشنز": "إن أفضل طريقة للتفكير بشأن المشروع هو أنه حقل كبير من وحدات تسلا باورباكس التي تشبه الثلاجات". تقوم هذه الشركة بتركيب بطاريات من صناعة تسلا داخل مباني الشركات، والتي يمكنها بالتالي أن تختزن الطاقة عندما تكون أسعار الطاقة منخفضة، وتقوم بتحريرها لاحقاً لتساعد على توفير المال وتخفيف الضغط على شبكة المدينة الكهربائية.

سوف تحتاج المنظومات – كالموجودة في أستراليا –أيضاً إلى تضمين محولات عاكسة تحول التيار الكهربائي المستمر المختزن في البطاريات إلى تيار متناوب، والذي يستخدم في الشبكة الكهربائية العامة.

تتضمن كل وحدة تسلا باورباك 16 طبقة من البطاريات، وتحتوي حجيرات البطاريات هذه – كما تسميها الشركة – على خلايا.

يقول ثولك: "يبدأ الأمر عند مستوى الخلايا الصغيرة"، وهي صغيرة بما يكفي "لتحملها بيدك". إنها تمثل كتل البناء الأساسية في البطارية، وفي هذه الحالة، تمثل الخلايا نموذجاً يسمى "2170"، وتتم صناعتها في إحدى منشآت تسلا الضخمة في نيفادا وتسمى "جيجافاكتوري".

يمكن لخلايا "2179" هذه أن تؤدي مهام متعددة لتسلا. حيث لا نجدها فقط في وحدات باورباك التي تصنعها الشركة، والتي تم تصميمها لاستخدامات مرافق الطاقة، ولكننا نجدها أيضاً في "باور وولز" (التي تصنعها تسلا للاستخدام المنزلي)، وفي "موديل 3"، نموذج الإنتاج الكمي من السيارات الكهربائية التي تروج لها الشركة بشكل كبير.

توافق جيد

يقول دانيل أبراهام، وهو عالم بارز في "مختبر أرجون الوطني" والذي يعمل على بطاريات ليثيوم-أيون منذ أكثر من عقد ونصف من الزمن: "تكمن عبقرية مشروع تسلا في أنهم قادرون على ربط حزمة كاملة من هذه الخلايا".

يبلغ طول الخلية الواحدة أقل من 8 سنتيمترات، وقطرها أقل من 2.5 سنتيمتراً، وتعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها أي بطارية ليثيوم-أيون في هاتفك الذكي أو حاسوبك المحمول. عندما يتم شحن البطارية، تتحرك أيونات الليثيوم المشحونة إيجابياً من أحد القطبين، ويسمى "المهبط"، إلى القطب الآخر، ويسمى "المصعد"، ضمن محلول استقطاب (كهرل) داخل خلية البطارية.

يتسبب ذلك بتركّز الإلكترونات عند المصعد، في الجانب السالب. عندما يتم تفريغ البطارية، يحدث العكس. أما بالنسبة لهذه الإلكترونات، فهي تتحرك عبر الدارات التي تقع خارج البطارية، لتزود محامص الخبز، مجففات الشعر، أو في هذه الحالة، آلاف المنازل بالكهرباء.

يقول أبراهام: "إنها في الواقع علامة على نضج نظام الليثيوم-أيون الذي يجري النظر فيه لمثل هذه المشاريع الكبيرة"، حيث كانت البطاريات منذ عقد من الزمن مكلفة جداً، ولم تكن لمشاريع مثل هذه "أن تلوح في الأفق المنظور لأي أحد كان".

إن مشروع تخزين الطاقة التالي الأكبر من نوعه لتسلا الآن قيد الخدمة في أونتاريو، كاليفورنيا. حسب ما تفيد به الشركة، تتألف منشأة 20 ميجا واط هذه من 396 وحدة باورباك، و24 من المحولات العاكسة، ما يعني (على سبيل التخمين) أن بإمكان مشروع أستراليا بحد ذاته أن يضم المئات، أو ربما حتى الآلاف من وحدات باورباكس. قام مشغّل رائد آخر في مجال ادخار الطاقة، واسمه "أ.إي.إس إنيرجي ستوريج" (AES Energy Storage) ببناء ما مجموعه 37.5 ميجاواط من سعة تخزين الطاقة الكهربائية في موقعين آخرين في كاليفورنيا.

من المقرر أن ينتهي إنجاز بطارية جنوب أستراليا بحلول ديسمبر من هذا العام، وعلى طريقة إيلون ماسك الخاصة، فقد وعد بأنها ستكون مجانية إن لم يتمكنوا من تجهيزها في غضون 100 يوم، حيث يبدأ العد التنازلي حالما يتم "توقيع اتفاقية الربط مع شبكة الكهرباء العامة"، وذلك حسبما ذكرت تقارير "إي بي سي" الإخبارية.

تعرضت جنوب أستراليا لعاصفة كبرى العام الماضي، ما أدى إلى انقطاع الكهرباء عن 1.7 مليون شخص؛ كما عانت المنطقة من انقطاعات أخرى منذ ذلك الحين. تقول تسلا إن نظام تخزين الطاقة الهائل هذا سيساعد على جعل شبكة الكهرباء العامة أكثر "مرونة".

يقول ثولك من "أفانسد ميكروجريد سوليوشنز"، إن بإمكان البطاريات العملاقة كهذه أن تلعب دوراً هاماً في التخفيف من وطأة الحقيقية التي تقول؛ إنه حيث يتم توليد الطاقة المتجددة، لا تهب الرياح دائماً، ولا تشرق الشمس دائماً.

يقول ثولك: "نحن نعتقد أن هذه البطاريات تمثل جزءاً أساسياً من عملية انتقال الطاقة إلى نظام طاقة ذي انبعاثات منخفضة من الكربون". ويضيف: "تمتلك البطاريات مرونة مذهلة، وقد انخفضت الأسعار بشكل كبير في السنوات الأخيرة".

هذا المشروع، كما يضيف ثولك، يسلط الضوء على حقيقة أن "عصر البطاريات قد حل".