أسرار لا تعرفها عن البطاريات قد تجعلها أكثر قيمة مما تظن

وكيف لي ألا أحبها؟ فهي تسهم بدور أساسي في مواجهة التغير المناخي، وثمة عدد هائل من الأنواع المختلفة من البطاريات التي تلبي احتياجاتنا جميعها عملياً، علاوة على أنها تتسم بدرجة ما من السحر على الأقل.

اقرأ أيضاً: لماذا تُعدُّ صناعة البطاريات عاملاً حاسماً للتحول في قطاع الطاقة؟

أهمية البطاريات في حياتنا

واحتفالاً بيوم عيد الحب الذي صادف مروره مؤخراً، شعرت برغبة في أن أشارك معكم رسالة حب إلى البطاريات. على أي حال، يمكن أن يوضح هذا المقال إلى درجة ما الأسباب التي تدعوني إلى العودة إلى هذا الموضوع مراراً وتكراراً للكتابة عنه. من الجدير بالذكر إنني تحدثت مؤخراً عن بنية كيميائية بديلة للبطاريات؛ وهي بطاريات الليثيوم-الكبريت. أدعوك إلى قراءة هذا الموضوع إن لم تكن قد قرأته بعد!

إذاً، لماذا أحب البطاريات؟ سأعدد لكم الأسباب.

1. البطاريات عملية

لنتخيل عالماً يتجه نحو تحقيق صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2050. يعني هذا أننا نتجه نحو احترار عالمي أقل من درجتين مئويتين. ولتحقيق هذا الهدف، يجب أن ننظف قطاعين يمثلان أكبر مصدرين للتلوث؛ وهما قطاع الكهرباء وقطاع النقل. هذا يعني تنظيف وسائل تزويد العالم بالطاقة، وتنظيف وسائل تنقلنا ضمنه. أما القاسم المشترك بين هذين القطاعين فهو، كما خمنت على الأرجح، البطاريات.

فبعض مصادر الطاقة المنخفضة الانبعاثات؛ مثل طاقة الرياح وطاقة الشمس، غير متوفرة بصورة متواصلة؛ ولهذا فهي تحتاج إلى شيء من الدعم. وهنا يأتي دور التخزين على الشبكة الكهربائية، فنحن في حاجة إلى بناء تجهيزات لتخزين الطاقة بسعة تفوق السعة الحالية بما يقارب 100 ضعف بحلول عام 2050 حتى نتمكن من الوصول إلى صافي انبعاثات صفري.

لكن سعة التخزين هذه لن تقتصر على البطاريات وحسب، فقد تكون أساليب تخزين الطاقة بالضخ المائي والهواء المضغوط وغيرها مهمة أيضاً. لكن البطاريات ستمثل جزءاً مهماً للغاية في هذه المنظومة، خصوصاً إذا تمكنا من استخدام البدائل الأقل تكلفة على نطاق واسع.

يمثل استخدام الكهرباء في قطاع النقل مسألة مماثلة. فعلينا التخلي عن وسائل النقل التي تستهلك الوقود الأحفوري، والاعتماد على وسائل النقل التي لا تطلق الانبعاثات، وستساعدنا البطاريات على تحقيق هذا الهدف.

ففي سيناريو صافي الانبعاثات الصفري، يحتاج العالم إلى ما يقارب 14 تيراواط من البطاريات للسيارات الكهربائية كل عام بحلول عام 2050، وذلك وفقاً للوكالة الدولية للطاقة. وهو ما يزيد 90 ضعفاً على كمية الإنتاج المسجلة في 2020.

اقرأ أيضاً: كيف يمكن الاستغناء عن الوقود الأحفوري لصالح الطاقة المتجددة؟

2. البطاريات متنوعة الفوائد والاستخدامات

تمثل قابلية البطاريات للتكييف والتعديل إحدى ميزاتها المفضلة لدي؛ حيث يعمل الباحثون طوال الوقت على اكتشاف بنى كيميائية جديدة وتطويرها؛ ما يجعل متابعة هذا العمل أمراً مشوقاً.

عادة ما تُستَخدم بطاريات الليثيوم-أيون خياراً افتراضياً في الصناعات التي أكتب عنها عادة؛ مثل النقل وتخزين الطاقة. ويُعزى هذا بنسبة كبيرة إلى أن هذه البطاريات طُوِّرَت للاستخدام في الأجهزة الشخصية التي بدأت تحقق انتشاراً واسعاً في التسعينيات. ولهذا؛ كان لها السبق في الاستفادة من توسيع نطاق إنتاج هذه البطاريات وتخفيض تكاليفها.

حتى في تكنولوجيات البطاريات الحالية، هناك الكثير من الفروق الدقيقة والابتكارات. تعتمد بطاريات الليثيوم-أيون جميعاً على نماذج تصميمية متشابهة، لكن ثمة عالم كامل من الأنواع المختلفة من هذه البطاريات. فمن المرجح أن هاتفك وكمبيوترك المحمول يعتمدان على خلايا جرابية مسطحة تحتوي على تراكيز عالية من الكوبالت؛ على حين تعمل سيارتك الكهربائية على الأرجح باستخدام خلايا أسطوانية بتراكيز عالية من النيكل. كما يبدو أننا نشهد تزايداً في إنتاج خلايا الليثيوم-أيون التي لا تتضمن أياً من هذين المعدنين، وتدرس الشركات إمكانية الاعتماد عليها للتخزين الثابت أو السيارات المنخفضة التكلفة.

لكن هذا ليس كل شيء، فمن المحتمل أن يتضمن الجيل المقبل من البطاريات بنية كيميائية مختلفة لكل استخدام. هل تحتاج إلى بطارية متماسكة ومنخفضة التكلفة؟ يمكنك أن تجرب بطارية الصوديوم-أيون. هل تحتاج إلى بطارية أقل تكلفة من ذلك حتى للتخزين الثابت؟ قد تكون بطاريات التدفق التي تعتمد على الزنك أو بطاريات الحديد-الهواء هي البطاريات ذات البنية الكيميائية المناسبة لك. هل ترغب في بطاريات مناسبة لسيارة كهربائية بعيدة المدى وعالية الأداء؟ قد تجد أن البطاريات الصلبة أو بطاريات الليثيوم-الكبريت ستلبي احتياجاتك.

لطالما سُئلت عن البنية الكيميائية التي سوف “تفوز” في مجال البطاريات. لن تصل البطاريات كلها إلى مرحلة الانتشار الواسع كما أن النجاح لن يكون حليف شركات البطاريات كافة. لكنني أظن أن الإجابة هي أننا لن نرى هيمنة نوع واحد من البطاريات كما آمل؛ بل قائمة متزايدة من الخيارات.

اقرأ أيضاً: كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد على تسريع أبحاث البطاريات؟

3. البطاريات تتمتع بدرجة ما من السحر على الأقل

أخيراً وليس آخراً، أعتقد أن أحد الأسباب التي تجعل البطاريات مميزة للغاية بالنسبة إلي هي أنني أجدها غامضة نوعاً ما. فهي تحتوي شوارد صغيرة تدور ضمن علبة معدنية قادرة على تخزين الطاقة حتى نستطيع استخدامها متى نريد وأينما نريد.

لن أملّ من البطاريات على الإطلاق، وآمل أنكم لن تملوا منها أيضاً. وليكن هذا العام مليئاً بالأوقات السعيدة مع من نحب.