بالتالي، لدى النظر إلى كلّ هذه الأمور معاً، لا يرى الكثير من الأشخاص أن البطاريات سوف تلعب دوراً بارزاً في تأمين الاحتياطي في فترات الركود الطويلة أو ستسهم في التعويض عن النقص خلال فصول الشتاء الباردة. وبحسب توقعات "بلومبرغ إن إي إف"، على الرغم من اتساع تبني البطاريات، فإن إجمالي ناتجها من الطاقة في المملكة المتحدة سوف يبلغ فقط 9.7 غيغاواط بحلول عام 2030، مع سعة تخزين أقل من 30 غيغاواط/ساعة.

تخزين الهواء

تقضّ مسألة تأمين الاحتياطي المتبقي مضاجع رواد الأعمال. وتتضمن خياراتهم الأكثر جرأة اقتراح استخدام الهواء كوسيلة للتخزين، سواء عبر ضغطه وحبسه في كهوف ملحية متوقفة عن العمل، أو تحويله إلى سائل ووضعه في صهاريج تخزين معدنية على درجات حرارة منخفضة جداً. ولدى الحاجة إلى الطاقة، يتم الإفراج عن الهواء عبر توربينات تشغل مولدات الكهرباء.

تقنية الهواء المضغوط معروفة منذ عقود، ولكن حالياً لا يوجد إلا معملان قيد التشغيل، الأول في ألمانيا ويعود إلى عام 1978 والآخر في الولايات المتحدة افتتح أبوابه في عام 1991. ولم يتم اعتماد هذه التقنية كثيراً نظراً لعدم كفاءتها في "الذهاب والإياب" وهو المقياس الرئيسي لكمية الطاقة التي تُستخدم خلال العملية ويتم استرجاعها عند الانتهاء. بما إنه يتم تمويل التخزين من منطلق المراجحة، أي شراء الطاقة بسعر رخيص في الأوقات التي تتواجد فيها بوفرة وبيعها بسعر مرتفع في أوقات الشحّ في الطاقة، إذاً، كلّما خسرت طاقة أكثر خلال العملية، يجب أن يزداد سعر المبيع.

يستهلك الهواء المضغوط الكثير من الطاقة من أجل سحق الهواء عند دخوله. في حين أن عكس هذه العملية يتطلب إعادة تسخين الهواء المتمدد (الذي بات الآن بالغ البرودة)، في العادة بواسطة الغاز، قبل أن يمرّ عبر التوربينات. وإلى جانب خسارة نصف الطاقة، تتسبب إعادة تسخين الغاز بانبعاثات أيضاً.

تكلفة الهواء.. مرتفعة

لعلّ تخزين الهواء السائل يحظى بقبول أكبر على الصعيد التجاري. في هذه العملية، يتم تسييل الهواء عبر تجميده ثمّ تخزينه في صهاريج فولاذية، بالتالي تفادي الحاجة لتأمين منشأة تخزين جيولوجية وزيادة حجم الطاقة المخزنة بشكل أسهل. وقال سيبون: "إذا احتجت إلى المزيد من المساحة التخزينية، ما عليك إلا إضافة بعض الصهاريج".

تقدّر كفاءة الهواء المسال بحوالي 60%، ما يعني أن تكلفته مرتفعة جداً، ويمكن تحسين هذه الكفاءة من خلال إدخال الحرارة إلى العملية. بنت شركة "هايفيو" لتخزين الطاقة (Highview Power Storag) في لندن معملاً تجريبياً بسعة 15 ميغاواط/ساعة قرب مانشستر. وبعد أن جمعت تمويلاً ومنحاً بقية 145 مليون دولار، بدأت الشركة مؤخراً في تشييد أول منشأة تجارية لها بسعة 250 ميغاواط، يمكنها مبدئياً أن تؤمن 50 ميغاواط/ساعة لخمس ساعات.

قال سيبون: "يبدو الهواء السائل التقنية الأكثر تبشيراً بالخير". وأضاف: "على عكس التقنيات الأخرى، هو يتمتع بجهوزية عالية ولا يواجه أي عوائق طبيعية أو جغرافية".

عدا عن هذه الخيارات، تُطرح اقتراحات غريبة عجيبة، مثل خطط لإغراق مناجم الفحم القديمة بالمياه الساخنة، أو إنشاء حذافات عملاقة تحت الأرض أو ماكينات ترفع الأحجار الخرسانية ثمّ توقعها، بالتالي تستخدم الجاذبية لتوليد الطاقة. يقترح البعض أيضاً تسيير عربات قطار مخمّلة بالأسمنت إلى أعلى الجبال، ولكن هذا الخيار أيضاً يرتبط بالطبيعة وغير ملائم بالنسبة إلى التضاريس البريطانية.

حالات الطوارئ

الخوف الأكبر هو من عدم توافر خطّ دفاع أخير للتعويض في حالات فصل الشتاء الطويل الذي يحدثّ مرّة كل سنتين إلى خمس سنوات. فقد شهدت منطقة أوروبا الشمالية في عام 2017 تسعة أيام من البارد القارس أدت إلى ارتفاع كبير في الطلب على الكهرباء في ظلّ عدم توافر أي طاقة يمكن توليدها من أشعة الشمس أو الرياح.

لا توجد إلا بعض الخيارات القليلة المتاحة من أجل التعامل مع مثل هذه الحالات من الطوارئ، من بينها صنع الهيدروجين من خلال تحويل فائض الطاقة المتجددة في الأيام المشمسة أو الأيام التي تهب فيها الرياح لتمريرها عبر محللات كهربائية من أجل إنتاج نسخة "خضراء" من هذا الغاز. يمكن تخزين هذا الغاز بعدها في كهوف على أن يتم إحراقه من أجل إنتاج الطاقة لدى استنفاذ المصادر الأخرى.

المشكلة في ذلك تكمن في أن الهيدروجين الأخضر باهظ الثمن، إذ يتراوح سعره ما بين 2.50 و6 دولارات للكيلوغرام الواحد (ما يوازي سعر برميل نفط يتراوح بين 112.50 و270 دولاراً). سيرتفع هذا السعر أكثر ما إذا تم استخدام المحللات الكهربائية في بعض الوقت. ثمّ تبرز مسألة عدم كفاءة "ذهاب وإياب" العملية، حيث 30% فقط من الطاقة تبقى بعد الانتهاء، ما سيسهم في رفع السعر أكثر.

في النهاية، لا بدّ من توفير سعة ضخمة متجددة. وقال سيبون: "قد تضطر أيضاً لملء بحر الشمال بالتوربينات الهوائية من أجل توفير ما يكفي من الهيدروجين الأخضر ليعمل المشروع".

إدارة العرض والطلب

من المستبعد أن تمتلك بريطانيا ما يكفي من الطاقة المخزنة الصافية لتغطية كلّ حالة طوارئ قد تقع. مثلاً، من أجل التعويض عن موجة صقيع لا يتوافر فيها ما يكفي من الرياح وأشعة الشمس تستمر لثلاثة أسابيع، سوف تحتاج إلى مخزون بسعة 33 ألف غيغاواط/ساعة للتعويض فقط عن الرياح التي تمت خسارتها، وفق حسابات ماكاي.

لا تحتسب خطط الشبكة الوطنية للكهرباء لعام 2050 إلا جزءاً من هذه الأرقام، بل حاولت قلب المشكلة، حيث تحاول ملاءمة الطلب مع حالة عدم اليقين التي تسود الإنتاج. وقال جوليان ليسلي، رئيس الشبكات في الشركة المشغلة: "قد تكفيك كمية أقل من المخزون إذا تمكنت من إدارة الطلب جيداً مثلما تدير العرض".

تتوقع الشبكة الوطنية للكهرباء أن تبلغ ذروة الطلب في عام 2050 حوالي 140 غيغاواط، إلا أن بعض إجراءات "الاستجابة للطلب" يمكن أن تخفض ذلك إلى 79 غيغاواط، بتراجع نسبته 43%، من خلال القيام بعدد من الإجراءات التدخلية. يتضمن ذلك دفع أموال للزبائن الصناعيين والتجاريين حتى يتوقفوا عن العمل في أوقات الضغط، وتحفيز المستهلكين على خفض أو موازنة استخدامهم، من خلال شحن السيارات أو تخزين الحرارة خارج أوقات الذروة.

ثمّة أمل أيضاً في أن تسهم المركبات الكهربائية بحدّ ذاتها في تأمين التخزين. لنفترض أن متوسط حجم البطارية يبلغ 40 كيلواط/ساعة، وهناك 30 مليون مركبة على الطريق، يعني ذلك أن بإمكانك نظرياً أن تخزن 1200 غيغاواط ساعة (طبعاً على افتراض أن بإمكانك سحب الطاقة بسهولة في أوقات الحاجة).

إلا أن كلّ هذه الأفكار تفترض أن المستهلكين سوف يستجيبون جيداً للحوافز، وأنه سيتم التوصل إلى ابتكارات تكنولوجية تسحب الكهرباء من سياراتهم، أو تخفف من الاستخدام بدون أن تلحق الضرر بتجربتهم. في غضون ذلك، تحتاط الشبكة في رهاناتها، فهي تتوقع أيضاً الاعتماد على توليد الطاقة من الوقود الأحفوري الذي يتم تخفيف تأثيره عبر تقنية احتجاز وتخزين الكربون، وهي تكنولوجيا لم تثبت بعد نجاحها لدى استخدامها على نطاق واسع، فيما لا تملك بريطانيا أي إطار ناظم لها. وتبقى الآمال معلقة على تأمين واردات ضخمة من الكهرباء عبر الربط الكهربائي مع دول أخرى.

الربط الكهربائي

في حين يمكن توسيع أساليب التحوط هذه، إلا أنها تجلب معها مخاوف أخرى. ففي حال الربط الكهربائي، هناك دائماً خطر حصول أعطال. حالياً، تحصل بريطانيا على 5% فقط من الكهرباء من خلال هذه الروابط، ولكن حين أدى حريق اندلع مؤخراً إلى قطع أحد الأسلاك التي تعبر القناة الإنكليزية وتربط مع فرنسا، أثار ذلك مخاوف من شحّ في التغذية الكهربائية خلال فصل الشتاء. في غضون ذلك، هدد الرئيس الفرنسي إيمانويل ماكرون بقطع الامدادات إلى جزيرة جيرسي بعد نزاع حول الأسماك، في مثال واضح عن المخاطر السياسية. كما أن الربط الكهربائي يعتمد أيضاً على مدى امتلاك الدول الأخرى لفائض تتشاركه مع غيرها.

وسأل بيتر أثيرتون، المحلل المستقل في مجال الطاقة "ما الذي يحصل حين تواجه مجموعة كاملة من الدولة المترابطة كهربائياً شحّاً في الوقت عينه؟"، مضيفاً "هل ستنفعنا هذه الروابط المنمقة حين نحتاج إليها؟"

تكلفة تقطع الإمدادات

التخزين ليس زهيد الثمن، فلدى إنشاء محطة "دينورويغ" قبل أربعين عاماً، بلغت تكلفتها نحو 400 مليون جنيه إسترليني، أي حوالي 2.5 مليار جنيه إسترليني (3.39 مليار دولار) في الوقت الحالي. هذا يوازي نفقات استثمارية تقدر بنحو 1400 جنيه إسترليني لكلّ كيلوواط من الإنتاج.

صحيح أن تكلفة إنتاج الطاقة من توربينات الرياح والألواح الشمسية قد انخفضت بشكل كبير، ولكن التخزين يشكل تكلفة "زائدة" يتعين على المستهلكين تحمّلها. وكان تقرير حكومي قد حذّر في عام 2020 من أنه مع ازدياد الاعتماد على الطاقة المتجددة، فإن تكلفة أي تقطع في الامدادات قد ترتفع بشكل ضخم.

بالفعل، نشأ "سوق للسعة" يقدم دعماً مالياً للشركات التي تؤمّن التخزين على المدى القصير من أجل الحفاظ على استقرار الشبكة. يتم تحديد المبالغ عبر مزاد ربطاً بكمية التخزين المقدمة. وقد أطلقت الحكومة البريطانية مؤخراً عملية استشارية للنظر في التخزين على المدى الأطول. ويعتقد كثيرون بأنه ستكون هناك حاجة إلى الدفع مقابل السعة في هذه الحالة أيضاً.

تكلفة على المستهلك

في غضون ذلك، يعرب المراقبون عن قلقهم من أن يؤدي تبذير الدعم هذا إلى فرض تكاليف لا لزوم لها على كاهل المستهلكين.

قال غاي نيوي، مدير الإستراتيجية والأداء في منظمة "إنيرجي سيستمز كاتابولت" (Energy Systems Catapult) غير الربحية، التي أنشأتها الحكومة في عام 2015 لتسريع عملية التحول في شبكة الطاقة في المملكة المتحدة: "من الأفضل لو كانت لدينا آلية سوق متينة لكامل سوق الطاقة، بدل إبرام عقود للفرق تختص بهذه التكنولوجيا أو بتلك".

يدعو تيم ستون، رئيس مجلس إدارة رابطة قطاع الطاقة النووية إلى تكليف الشبكة الوطنية للكهرباء أو أي هيئة معنية أخرى رسمياً بدراسة التكلفة الشاملة لإنشاء شبكة طاقة خضراء. وقال: "يجب أن يكون لدينا مهندس نظام يشرف على هذه الأمور ويفكر كيف يمكن أن نحقق ذلك بأقل تكلفة على الاقتصاد الوطني".

لا أحد يشك في الحاجة إلى التخزين في شبكة الصفر كربون، إلا أن حجم هذا التخزين المطلوب هائل جداً، أمّا الحجم الذي يمكن تأمينه فيرتبط بعوامل اقتصادية وحتى جغرافية.

التخزين العالمي

على الصعيد العالمي، يتركز تخزين الطاقة في عدد صغير نسبياً من أسواق الدول المتطورة، مثل الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا وأستراليا واليابان. وتقوم أيضاً كلّ من الصين والهند باستثمارات كبرى في هذا المجال. ولكن باستثناء عدد قليل من الدول ذات الكثافة السكانية المنخفضة والتي تملك موارد طبيعية وفيرة مثل أيسلندا والنرويج، فإن معظم الدول بعيدة كلّ البعد عن امتلاك ما يكفي من الموارد لإنشاء شبكة قائمة على الطاقة المتجددة بشكل كامل. وبحسب وزارة الطاقة الأميركية، تملك الولايات المتحدة القدرة على تخزين 595 غيغاواط/ساعة، وهذا بالكاد يوازي ساعة من الطلب على الطاقة في البلاد.

Jonathan Ford

كاتب في آراء اقتصاد

تحديات هائلة أمام تخزين الطاقة لتصفير الانبعاثات