الأكثر حرارة في العالم
Fourth Power، شركة ناشئة منبثقة عن MIT، تستعد لإطلاق بطارية حرارية تجارية تخزن الكهرباء كحرارة في كتل كربونية ضخمة مرفوعة إلى حوالي 4,350 درجة فهرنهايت — أي ما يقرب من نصف درجة حرارة سطح الشمس. التكنولوجيا، التي طورها أستاذ نقل الحرارة في MIT، Asegun Henry، تمثل نهجًا مختلفًا بشكل جذري لتخزين الطاقة على نطاق الشبكة والذي قد يوفر مزايا كبيرة في التكلفة والمدة مقارنة ببطاريات lithium-ion للتطبيقات طويلة الأجل.
اسم الشركة مستوحى من قانون Stefan-Boltzmann: عند هذه الدرجات الحرارة القصوى، فإن مضاعفة الحرارة تزيد من إنتاج الضوء بمعامل 16 — إلى القوة الرابعة — مما يحسن بشكل كبير الكفاءة التي يمكن بها تحويل الحرارة إلى كهرباء من خلال خلايا thermophotovoltaic.","h2>كيفية عمل تخزين الطاقة الحرارية
يعمل النظام على مبدأ بسيط من الناحية المفهوم لكن يتطلب تقنيًا عالية الطلب. عندما تكون هناك كهرباء زائدة — من الألواح الشمسية في منتصف النهار، أو توربينات الرياح خلال ساعات الذروة — يتم تسخين كتل الكربون باستخدام المقاومة الكهربائية. يتم الحفاظ على الكربون في جراب معزول حيث يحتفظ بالطاقة الحرارية مع فقدان قدره حوالي واحد في المائة فقط يوميًا.
عندما تكون هناك حاجة للكهرباء، تنبعث كتل الكربون الساخنة إشعاعًا حراريًا مكثفًا. يتم التقاط هذا الإشعاع بواسطة خلايا thermophotovoltaic — أشباه موصلات متخصصة تحول إشعاع الحرارة إلى كهرباء، تعمل مثل الألواح الشمسية لكن للطاقة الحرارية. تحول خلايا TPV الإشعاع إلى كهرباء بكفاءة تزيد عن 40 في المائة، وهو رقم قياسي أثبته فريق Henry في الظروف المخبرية. يتم إدارة نقل الحرارة بين كتل الكربون وخلايا TPV من خلال نظام من مضخات القصدير المذاب — وهي ابتكار أكسبه Henry رقمًا قياسيًا في موسوعة Guinness World Records لأكثر مضخة سائل حرارة في عام 2017.
لماذا كتل الكربون بدلاً من المعادن
يعتبر اختيار الجرافيت الكربوني كوسط التخزين محوريًا لاقتصاديات النظام. تستخدم معظم أساليب التخزين الحراري معادن مثل الحديد أو الألومنيوم، التي تصبح مكلفة وتحديًا هيكليًا عند درجات الحرارة المطلوبة للتحويل عالي الكفاءة. يمكن للجرافيت أن يتحمل الحرارة الشديدة دون ذوبان أو تآكل، ولا يتفاعل مع سائل نقل الحرارة المذاب من القصدير، وهو وفير وغير مكلف نسبيًا كمادة خام.
هذه الميزة المادية هي ما يسمح لـ Fourth Power باستهداف تكاليف التخزين أقل بكثير من lithium-ion على نطاق تجاري. تقدر الشركة أنه في نطاق النشر التجاري، يمكن لتقنيتها توفير تخزين طويل الأجل بجزء من تكاليف lithium-ion — وهو أمر حاسم لسوق الأدوات والشبكة حيث تكون المدة مهمة مثل الكفاءة ذهابًا وإيابًا.","h2>فجوة التخزين طويل الأجل
غيرت بطاريات lithium-ion تخزين الشبكة قصير الأجل — الأنظمة التي تحتاج إلى تخزين الطاقة لمدة ساعتين إلى أربع ساعات لتسهيل تنوع الطاقة المتجددة. لكن مع اعتماد الشبكة بشكل متزايد على طاقة الشمس والرياح، ينمو الطلب على التخزين الذي يغطي فترات متعددة الأيام من الإنتاج المنخفض. تم تصميم نظام Fourth Power خصيصًا لهذه الفجوة: توفر الإعدادات الأساسية 10 ساعات من التخزين، وإضافة المزيد من وحدات التخزين تمتد المدة بشكل خطي. التثبيت بالحجم الكامل سيوفر 25 ميجاوات من الطاقة و 250 ميجاوات ساعة من التخزين.
تخطط الشركة لتوضيح نظام بقدرة ميجاوات ساعة واحد في وقت لاحق من عام 2026، مع النشر التجاري الكامل ليتبع التحقق من التكنولوجيا على نطاق واسع. إذا أكد التوضيح التكاليف والأداء المتوقعة، فقد يصبح تخزين الطاقة الحرارية عند هذه الدرجات مكونًا رئيسيًا في البنية التحتية التي تجعل الطاقة المتجددة موثوقة عبر الفصول والأنماط الجوية — الحل طال انتظاره لمشكلة القطعية التي كانت التحدي المركزي للانتقال إلى الطاقة النظيفة.
تعتمد هذه المقالة على تقارير Interesting Engineering. اقرأ المقالة الأصلية.
