باتری جریانی، امیدی تازه برای مقابله با قطعی برق

مجید جویا: در دوران دانشگاه و در یکی از جلسات اول درس انرژی‌های نو، وقتی استاد در مورد روش‌های تولید برق صحبت می‌کرد، به دلیل گرانی بیش از حد، قابلیت بسیار محدود ذخیره انرژی و حجم بسیار زیاد، باتری را ابزار مناسبی نه برای امروز و نه برای اینده شبکه قدرت نمی‌دانست. حال و با توجه به اینکه آینده ذخایر انرژی بر روی یک مزرعه پیاز در کالیفرنیای جنوبی ریشه دوانده است، او باید لااقل در این درس تجدید نظر کند.
مزرعه پیاز گیلز در اکسنارد کالیفرنیا، به دنبال یافتن راهی برای کاهش هزینه‌های برق، یک باتری جریانی را نصب کرده است. هنگامی قیمت برق شبکه به بیشترین مقدار خود می‌رسد، مزرعه می‌تواند از ذخایر انرژی خود که به کمک پردازش ضایعات کشاورزی تولید شده است، استفاده کند. باتری می‌تواند 600 کیلو وات برق را به مدت 6 ساعت برای راه‌اندازی ماشین آلات کشاورزی تامین کند تا به کاهش بخشی از هزینه‌های جاری مزرعه کمک کند.
باتری‌های جریانی حول دو الکترولیت آبی متمرکز می‌شوند، که در زمانی که از باتری استفاده نمی‌شود، در مخازن مجزا قرار می‌گیرند. برای کشیدن جریان برق از این باتری، مایع الکترولیت به داخل فضایی پمپاژ می‌شوند که بوسیله یک غشا از فضای بیرون جدا شده است، و به این ترتیب یک واکنش شیمیایی تولید کننده الکترون در کل غشا آغاز می‌شود. برای ذخیره کردن انرژی، یک مولد خارجی جریان در طول غشا به کار گرفته می‌شود تا این فرایند را در جهت معکوس انجام دهد. در اینفوگرافیک زیر می‏توانید جزئیات این فرآیند را بهتر درک کنید. برای مشاهده اینفوگرافیک در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید.

اندازه باتری‌ها (که می‌تواند به بزرگی کانتینرهای حمل و نقل باشد)، و توانایی آنها برای ذخیره کردن مقادیر زیاد انرژی، آنها را به ابزار خوبی برای یکنواخت ساختن برق حاصل از انرژی‌های تجدیدپذیر حاصل از باد و خورشید بدل می‌کند. اما آنها بسیار گران هستند و پمپ‌ها و لوله هایشان، کار نگهداری آنها سخت می‌کنند.
هم اکنون چندین شرکت با طرح‌هایی که به گفته آنها پاسخی برای این نگرانی‌ها هستند، در حال ورود به بازار هستند و در حال باز کردن راهی هستند تا اینکه باتری‌های پشتیبان انرژی‌های تجدید پذیر، روزی بتوانند منظومه‌ای از ریز شبکه‌های مستقلی را شکل دهند که بسیار انعطاف پذیرتر از زیرساخت‌های امروزی برق باشند.
شرکت پریموس پاور واقع در هایوارد کالیفرنیا باتری‌های جریانی روی- برم را طراحی کرده که به جای غشا از الکترودهای فلزی متخلخل استفاده می‌کند که هنگامی که باتری خالی می‌شود که عنصر روی بر روی آن می‌نشیند. به گفته برت آدام از شرکت اینروالت درسانی‌ویل، شرکت وی توانسته است با استفاده بهبود سیستم پمپاژ الکترولیت و استفاده از آلیاژ کروم آهن به جای عنصر گران‌تر وانادیوم که در طراحی‌های قدیمی‌تر پیدا می‌شود (اینفوگرافیک فوق)، از هزینه‌ها بکاهد.
تصور هم بر این است که باتری‌های جریانی بسیار امن باشند، زیرا برخلاف برخی از طراحی‌های لیتیومی، مستعد فرار حرارتی نیستند، امری که می‌تواند سبب آتش گرفتن باتری شود. ولی به گفته یک تحلیل‌گر در شرکت تحقیقاتی تکنولوژی لوکس ریسرچ به نام استیو میناهان، این فناوری برای رسیدن به جای امروزین خود دردسرهای زیادی را پشت سر گذاشته است، که از آن جمله می‌توان به عمر کوتاه غشا و نشتی الکترولیت اشاره کرد. «این به بازار نشان می‌دهد که باتری‌های جریان باید چند سال دیگر را هم در آزمایشگاه‌ها سپری کنند تا آماده شکست باتری‌های لیتیوم یونی و اسید سربی شوند».
با این وجود، انها راه خود را به بازار باز می‌کنند. در سال 2011/1390، پایگاه هوایی تفنگداران نیروی دریایی در میرامار کالیفرنیا، تجربه تلخی را از شکنندگی شبکه برق متمرکز امروزی به خاطر سپرد. هنگامی که یک خاموشی عمومی برق، بخش عمده‌ای از سان دیگو را در تاریکی فرو برد، فعالیت‌ها در پایگاه متوقف شد. یک شبکه برق خورشیدی 230 کیلوواتی در پایگاه وجود دارد، ولی برای مقابله با قطعی برق طراحی نشده بود. در نتیجه انها مجبور شدند از ژنراتورهای سوخت فسیلی استفاده کنند که به چند ساعت زمان نیاز داشتند تا وارد مدار شوند. یک ریزشبکه مانند ان که در مزرعه پیاز گیلز نصب شده است، هم اکنون در حال صب در پایگاه است که از یک باتری 250 کیلوواتی برای ذخیره برق اضافی تولید شده توسط صفحات خورشیدی استفاده می‌کند.
باتری‌ةای جریان می‌توانند پشتیبان همسایه‌ها هم باشند. اداره آبیار مودستو در مرکز کالیفرنیا در حال برنامه ریزی برای قرار دادن باتری‌های جریانی در 45 ایستگاه در کل بخش است تا بتواند حتی در صورت قطع کل شبکه انتقال برق هم، مانع از خاموشی شود. تام استپین، مدیر عامل پریموس پاور می‌گوید: «قابلیت اطمینان برق (که ریزشبکه‌ها مثال خوبی برای آن هستند) یکی از بهترین ساخته‌های نسل ما خواهد بود».

53271