آسیانیوز ایران؛ سرویس علم و تکنولوژی:
در گوشهای از جنوب فنلاند، شهری کوچک با جمعیتی حدود پنج هزار نفر، میزبان یک تحول بزرگ در عرصه انرژی پاک شده است. بزرگترین باتری شنی تجاری جهان با ارتفاع ۱۳ متر و عرض ۱۵ متر، در این شهر به بهرهبرداری رسیده است. این پروژه که با هدف حل چالش اساسی انرژیهای تجدیدپذیر یعنی نوسان تولید، طراحی شده، میتواند تحولی اساسی در ذخیرهسازی انرژی ایجاد کند. این باتری عظیم با استفاده از دو هزار تن سنگ صابون خردشده، انرژی پاک را به شکل حرارت ذخیره میکند. ظرفیت ذخیرهسازی این سیستم به ۱۰۰ مگاواتساعت انرژی حرارتی میرسد که برای تأمین نیاز گرمایشی پنج هزار ساکن شهر پورناینن، به مدت نزدیک به یک ماه در تابستان و حدود یک هفته در زمستان کافی است. این عدد، نشان از عظمت و کارایی بالای این فناوری دارد.
این پروژه که توسط شرکت گرمایش منطقهای لوویسان لمپو سفارش داده شده و توسعه آن را شرکت پولار نایت انرژی بر عهده داشته است، سال گذشته با هدف معرفی فناوری تولید حرارت مدرن و کاهش انتشار کربن آغاز به کار کرد. برآوردهای اولیه نشان میدهد که بهرهبرداری از این باتری شنی، میزان انتشار گازهای گلخانهای شبکه گرمایشی منطقه را نزدیک به ۷۰ درصد کاهش داده و مصرف تراشههای چوب را حدود ۶۰ درصد کم کرده است. تامی ارونن، مدیرعامل پولار نایت انرژی، با اشاره به گذار جهانی از نیروگاههای بزرگ تولید انرژی به سمت انرژیهای بادی و خورشیدی، بر نیاز به حجم عظیمی از ذخیرهسازها تأکید کرد. او گفت که امیدوار است بخش بزرگی از این ذخیرهسازها از نوع باتریهای شنی باشند که در آنها نیازی به عناصر خاکی کمیاب مانند لیتیوم در باتریهای یونی نیست. این ویژگی، باتریهای شنی را به گزینهای پایدارتر و سازگارتر با محیط زیست تبدیل میکند.
فناوری باتری شنی مانند یک فلاسک غولپیکر عمل میکند که حاوی مواد ذخیرهکننده حرارت است. در زمان فراوانی برق بادی یا خورشیدی، سیستم انرژی الکتریکی ارزانقیمت را دریافت کرده و سنگها را تا دمای بسیار بالا گرم میکند. سیلوهای عایقبندیشده، این حرارت را برای روزها یا هفتهها نگه میدارند تا در زمان نیاز، از طریق مبدلهای حرارتی برای گرم کردن آب شبکه گرمایشی شهر آزاد شود. میکو پاجانن، مدیرعامل لوویسان لمپو، با اشاره به مزیت اصلی این فناوری گفت که با یک بار شارژ باتری، میتوان گرمایش زمستان را به مدت یک هفته و گرمایش تابستان را تا یک ماه تأمین کرد. این ویژگی، امکان خرید برق را از تولید گرمایش منطقهای تفکیک کرده و به بهرهبرداری بهینه از قیمتهای پایین برق در بازار کمک میکند.
ساری مولتالا، وزیر اقلیم فنلاند، این پروژه را نمونهای بسیار الهامبخش و نوآورانه برای حل چالش ذخیرهسازی انرژی توصیف کرد. با وجود اینکه منتقدان به چگالی انرژی پایینتر این سیستمها در مقایسه با باتریهای شیمیایی اشاره میکنند، کارشناسان حوزه انرژی معتقدند بینیازی به مواد خام بحرانی و امکان ذخیرهسازی طولانیمدت، پتانسیل بالایی برای بومیسازی این فناوری در سراسر جهان ایجاد میکند. این پروژه، نشان از آیندهای است که در آن انرژی پاک، نه تنها تولید، بلکه ذخیره و مدیریت میشود. فنلاند با این ابتکار، گامی بلند در جهت کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و مقابله با تغییرات اقلیمی برداشته است.
فناوری باتری شنی و نحوه عملکرد آن
فناوری باتری شنی، یک سیستم ذخیرهسازی انرژی حرارتی است که با استفاده از مواد ارزانقیمت و در دسترس مانند سنگ صابون، انرژی را به شکل حرارت ذخیره میکند. این سیستم در زمان فراوانی انرژی تجدیدپذیر، با گرم کردن سنگها تا دمای بسیار بالا (حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد)، انرژی را ذخیره کرده و با عایقبندی مناسب، آن را برای مدت طولانی نگه میدارد. در زمان نیاز، این حرارت از طریق مبدلهای حرارتی، برای گرم کردن آب و تأمین گرمایش ساختمانها استفاده میشود.
مزایای زیستمحیطی و اقتصادی باتریهای شنی
باتریهای شنی، مزایای زیستمحیطی و اقتصادی قابلتوجهی دارند. مهمترین مزیت آنها، بینیازی به مواد خام بحرانی و کمیاب مانند لیتیوم، کبالت و نیکل است که در باتریهای لیتیوم-یونی استفاده میشوند. این ویژگی، آنها را به گزینهای پایدارتر و با هزینه کمتر تبدیل میکند. همچنین، این فناوری میتواند به کاهش قابلتوجه انتشار گازهای گلخانهای و کاهش مصرف سوختهای فسیلی در بخش گرمایش کمک کند.
چالشها و محدودیتهای باتریهای شنی
با وجود مزایای فراوان، باتریهای شنی با چالشهایی نیز روبرو هستند. مهمترین چالش، چگالی انرژی پایینتر این سیستمها در مقایسه با باتریهای شیمیایی است. این موضوع، به معنای نیاز به فضای بیشتر برای ذخیرهسازی همان مقدار انرژی است. همچنین، این فناوری عمدتاً برای کاربردهای گرمایشی مناسب است و برای تولید برق مستقیم، نیاز به سیستمهای تبدیل حرارت به برق (مانند توربینهای بخار) دارد که بازدهی کمتری دارند.
کاربردهای بالقوه باتریهای شنی در جهان
با توجه به سادگی و هزینه پایین این فناوری، کاربردهای بالقوه زیادی برای باتریهای شنی در سراسر جهان وجود دارد. این سیستمها میتوانند برای تأمین گرمایش مناطق سردسیر، ذخیرهسازی انرژی در نیروگاههای خورشیدی و بادی، و حتی در صنایع با مصرف حرارت بالا، مورد استفاده قرار گیرند. به ویژه در کشورهایی که با بحران انرژی روبرو هستند یا به دنبال کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی میگردند، این فناوری میتواند یک راهحل کارآمد و مقرونبهصرفه باشد.
نقش فنلاند در توسعه این فناوری
فنلاند با راهاندازی بزرگترین باتری شنی جهان، نقش پیشگامی در توسعه و ترویج این فناوری ایفا کرده است. این پروژه، نه تنها یک دستاورد فنی، بلکه یک الگوی عملی برای سایر کشورهاست. با توجه به تغییرات اقلیمی و نیاز به کاهش انتشار کربن، انتظار میرود که در سالهای آینده، شاهد توسعه و گسترش این فناوری در سایر نقاط جهان نیز باشیم. فنلاند با این ابتکار، نشان داده است که چگونه میتوان با نوآوری و استفاده از منابع بومی، به چالشهای بزرگ انرژی پاسخ داد.