گوگل با همکاری Xcel Energy و Form Energy قصد دارد یکی از بزرگترین پروژههای ذخیرهسازی انرژی جهان را با استفاده از باتریهای آهن-هوا در ایالت مینهسوتا اجرا کند؛ پروژهای که میتواند نقش مهمی در تأمین برق مراکز داده و توسعه هوش مصنوعی ایفا کند.
رشد سریع مراکز داده و توسعه فناوریهای مبتنی بر هوش مصنوعی، تقاضا برای برق پایدار و بدون وقفه را به شکل چشمگیری افزایش داده است. در همین راستا، گوگل از برنامهای جدید برای توسعه یک سامانه ذخیرهسازی انرژی بلندمدت در ایالت مینهسوتا آمریکا خبر داده است.
بر اساس این طرح، یک سامانه ذخیرهسازی انرژی با ظرفیت ۳۰۰ مگاوات و ۳۰ گیگاواتساعت با استفاده از فناوری باتری آهن-هوا شرکت Form Energy احداث خواهد شد. این پروژه در کنار ۱.۶ گیگاوات ظرفیت جدید انرژیهای تجدیدپذیر شامل ۱۴۰۰ مگاوات نیروگاه بادی و ۲۰۰ مگاوات نیروگاه خورشیدی توسعه مییابد.
در صورت اجرای کامل، این سامانه میتواند به یکی از بزرگترین پروژههای ذخیرهسازی انرژی جهان از نظر ظرفیت انرژی تبدیل شود و الگوی جدیدی برای تأمین برق پایدار مراکز داده و زیرساختهای دیجیتال ارائه دهد.
چرا ذخیرهسازی بلندمدت اهمیت دارد؟
اگرچه باتریهای لیتیوم-یون امروزه بخش عمده بازار ذخیرهسازی انرژی را در اختیار دارند، اما این فناوری عمدتاً برای ذخیرهسازی کوتاهمدت و جابهجایی انرژی در بازههای چند ساعته مناسب است.
با افزایش سهم انرژیهای تجدیدپذیر در شبکه برق، نیاز به فناوریهایی که بتوانند انرژی را برای چندین روز ذخیره کنند بیش از گذشته احساس میشود. ذخیرهسازی بلندمدت انرژی (Long Duration Energy Storage یا LDES) یکی از راهکارهای کلیدی برای رفع این چالش محسوب میشود.
باتری آهن-هوا Form Energy به گونهای طراحی شده است که بتواند برق تولیدشده از منابع بادی و خورشیدی را تا ۱۰۰ ساعت ذخیره کند. این قابلیت به شبکه برق اجازه میدهد حتی در دورههای طولانی کاهش تولید انرژی تجدیدپذیر نیز پایداری خود را حفظ کند.
نحوه عملکرد باتری آهن-هوا
فناوری باتری آهن-هوا بر پایه یکی از سادهترین واکنشهای شیمیایی طبیعت عمل میکند: زنگ زدن آهن.
در زمان تخلیه انرژی، آهن موجود در سلولهای باتری با اکسیژن هوا واکنش داده و به اکسید آهن (زنگ آهن) تبدیل میشود. هنگام شارژ، این فرآیند معکوس شده و اکسید آهن دوباره به آهن فلزی تبدیل میشود. هر ماژول باتری شامل مجموعهای از سلولهای بزرگ حاوی الکترودهای آهن و هوا است که با یک الکترولیت آبی و غیرقابل اشتعال کار میکنند. استفاده از مواد اولیه فراوان و کمهزینه مانند آهن میتواند هزینه ذخیرهسازی بلندمدت انرژی را نسبت به برخی فناوریهای متداول کاهش دهد.
مزایای باتریهای آهن-هوا
قابلیت ذخیرهسازی انرژی تا ۱۰۰ ساعت
استفاده از مواد اولیه فراوان و ارزان
الکترولیت غیرقابل اشتعال و ایمنی بالاتر
مناسب برای پروژههای مقیاس شبکه
کاهش وابستگی به باتریهای لیتیوم-یون
پشتیبانی از توسعه گسترده انرژیهای تجدیدپذیر
کمک به پایداری شبکه در دورههای کمتولید انرژی خورشیدی و بادی
نقش هوش مصنوعی در رشد تقاضای برق
یکی از مهمترین عوامل توسعه چنین پروژههایی، رشد سریع مصرف برق توسط مراکز داده و سامانههای هوش مصنوعی است.
در سالهای اخیر شرکتهای فناوری سرمایهگذاری گستردهای در زیرساختهای انرژی انجام دادهاند تا بتوانند برق مورد نیاز مراکز داده خود را از منابع کمکربن تأمین کنند. گوگل نیز علاوه بر این پروژه، قراردادهای متعددی برای خرید انرژی خورشیدی و بادی در آمریکا امضا کرده است. ترکیب ظرفیت بالای انرژیهای تجدیدپذیر با سامانههای ذخیرهسازی بلندمدت میتواند راهکاری مؤثر برای تأمین برق پایدار مراکز داده و کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی باشد.
کارشناسان معتقدند فناوریهای ذخیرهسازی بلندمدت انرژی در سالهای آینده به یکی از مهمترین بخشهای صنعت انرژی تبدیل خواهند شد. با افزایش سهم انرژی خورشیدی و بادی در شبکههای برق، نیاز به سامانههایی که بتوانند انرژی را برای چندین روز ذخیره کنند، بیش از پیش افزایش خواهد یافت.
پروژه مینهسوتا نشان میدهد که شرکتهای بزرگ فناوری تنها به توسعه انرژیهای تجدیدپذیر بسنده نمیکنند و اکنون به دنبال راهکارهایی هستند که امکان استفاده مداوم و پایدار از این منابع را فراهم کند. در این میان، باتریهای آهن-هوا میتوانند به یکی از فناوریهای کلیدی نسل آینده ذخیرهسازی انرژی تبدیل شوند.
منابع: