أول نظام بطاريات صوديوم أيون مصمم خصيصًا لمحطات الطاقة الشمسية
Moonwatt هو نظام بطاريات صوديوم أيون موزع لمحطات الطاقة الشمسية يستخدم تبريدًا سلبيًا بدون أجزاء متحركة ويتصل مباشرة بمحولات الطاقة الشمسية ويوفر أكثر من 12,000 دورة شحن باستخدام مواد خام أكثر وفرة بألف مرة من الليثيوم.
مصدر الصورة:
Moonwatt
لماذا يُعد Moonwatt مهمًا
تنمو
الطاقة الشمسية أسرع من أي مصدر طاقة آخر تقريبًا، لكنها تملك قيدًا جوهريًا.
الشمس لا تشرق دائمًا. دون تخزين، لا تستطيع محطة شمسية توصيل الطاقة إلا خلال
ساعات النهار، مما يترك عامل سعتها، وهو النسبة المئوية من إنتاجها المحتمل الذي
تولّده فعليًا، عند نحو 15 إلى 20%. إضافة تخزين بالبطاريات يمكن أن يرفع هذا
الرقم بشكل كبير، لكن معظم أنظمة البطاريات المتاحة اليوم لم تُصمم خصيصًا للطاقة
الشمسية. هي مركزية ومقترنة بالجهد المتوسط ومبرّدة بشكل نشط، وهي هندسة بُنيت
أصلًا لتطبيقات الشبكة العامة ثم كُيّفت للاستخدام الشمسي.
اتبعت Moonwatt، وهي شركة ناشئة مقرها أمستردام أسسها
مهندسون لديهم خبرات في Tesla وEDF وSiemens وScatec وFreyr Battery، نهجًا مختلفًا. بدلاً من تكييف تصميم
بطارية قائم، هندست الشركة بطارية صوديوم أيون لمحطات الطاقة الشمسية من الصفر.
يقود الفريق الرئيس التنفيذي زوكوي هو والرئيسة التجارية فالنتينا روتا. حصلت
الشركة على تمويل بذرة بقيمة 8 ملايين يورو بقيادة daphni وLEA Partners،
بمشاركة Founders Future وAFI Ventures
وKima Ventures ومستثمرين استراتيجيين. كما منحت وكالة
الأعمال الهولندية Moonwatt منحة بقيمة 1.15 مليون يورو اعترافًا
بابتكارية التقنية.
كيف تختلف بطارية صوديوم أيون للطاقة الشمسية هذه
بُني
نظام Moonwatt على أربعة ركائز تصميمية تفصله عن تخزين
البطاريات التقليدي. الأولى هي الكيمياء. بدلاً من ليثيوم أيون، يستخدم Moonwatt خلايا صوديوم أيون NFPP.
الصوديوم أكثر وفرة بنحو 1,000 مرة من الليثيوم في القشرة الأرضية، مما يعني أن
إمداد المواد الخام لا يخضع لنفس الندرة وتقلب الأسعار. يوفر صوديوم أيون NFPP أيضًا استقرارًا حراريًا أعلى مقارنة
بليثيوم أيون، مما يقلل خطر الحوادث الحرارية ويبسّط متطلبات السلامة للنظام ككل.
الركيزة
الثانية هي التبريد السلبي. تتطلب أنظمة البطاريات القديمة مراوح أو وحدات تكييف
أو حلقات تبريد سائل لإدارة الحرارة، وجميعها تستهلك طاقة وتتطلب صيانة وتُدخل
نقاط فشل. تستخدم حاويات Moonwatt صفر أجزاء متحركة للإدارة الحرارية، مشعّة
الحرارة بشكل سلبي من خلال تصميم الحاوية نفسها. تذكر الشركة أن هذا يقلل تكاليف
التشغيل بنسبة 50% مقارنة بالأنظمة المبرّدة بشكل نشط. الركيزة الثالثة هي الهندسة
الموزعة. بدلاً من وضع جميع البطاريات في حاوية مركزية واحدة، يوزع Moonwatt حاويات بطاريات معيارية عبر المحطة الشمسية
باستخدام طوبولوجيا سلسلية. الركيزة الرابعة هي الاقتران بالتيار المستمر منخفض
الجهد، حيث تتصل البطارية مباشرة بمحول الطاقة الشمسية بدلاً من محول جهد متوسط
منفصل، مما يقلل التكاليف الرأسمالية بنسبة تقدر بـ 15%.
استكشاف الفوائد العملية لبطارية صوديوم أيون للطاقة الشمسية
يترجم
التأثير المشترك لخيارات التصميم الأربعة هذه إلى مزايا تشغيلية قابلة للقياس.
وفقًا للشركة، تولّد المحطات الشمسية المجهزة بنظام Moonwatt إيرادات أعلى بنسبة 7% من خلال كفاءة أعلى،
وتقلل النفقات الرأسمالية بنسبة 15% من خلال تبسيط ميزان المحطة، وتخفض تكاليف
التشغيل بنسبة 50% من خلال إلغاء التبريد النشط، وتحافظ على توفر النظام بنسبة 99%
من خلال الهندسة المعيارية. توفر خلايا الصوديوم أيون أكثر من 12,000 دورة شحن
وتفريغ، حتى في المناخات القاسية، مما يمدد العمر الإنتاجي لنظام التخزين بشكل
كبير مقارنة بكثير من بدائل ليثيوم أيون في تطبيقات تخزين الطاقة الشمسية.
صُممت
الوحدات المعيارية لتكون متطابقة بغض النظر عن حجم المشروع. نفس الوحدات التي
تشغّل منشأة تجارية صغيرة هي نفسها التي تتوسع لمزرعة شمسية بحجم المرافق. هذا
يعني أن Moonwatt لا تحتاج لإعادة تصميم منتجها لكل مشروع.
تضيف ببساطة مزيدًا من الوحدات. يدعم النظام كلتا طوبولوجيتي المحولات المقترنة
بالتيار المتناوب والمقترنة بالتيار المستمر، مما يمنح مطوري المشاريع مرونة في
كيفية دمج التخزين في محطات شمسية جديدة أو قائمة.
أول
بطارية صوديوم أيون تشغيلية للطاقة الشمسية في Cleantech Park Arnhem
شغّلت Moonwatt أول مشروع لها بالحجم التجاري في Cleantech Park Arnhem في هولندا، بالشراكة مع مالك الموقع IPKW وشركة Veolia. إنها المرة الأولى التي يُقترن فيها نظام
بطاريات صوديوم أيون موزع ومبرّد سلبيًا مباشرة بمحطة شمسية أرضية في أي مكان في
العالم. يثبت ذلك أن بطارية صوديوم أيون للطاقة الشمسية يمكنها الأداء تحت ظروف
تشغيل حقيقية عبر كلتا الهندستين الكهربائيتين. يشغّل التركيب تكوينات مقترنة
بالتيار المتناوب ومقترنة بالتيار المستمر جنبًا إلى جنب، مثبتًا كلتا
الطوبولوجيتين في الميدان في وقت واحد.
قدمت
الشركة Moonpod، حاوية البطارية المعيارية الخاصة بها، في
معرض Intersolar Europe في ميونيخ إلى جانب بيانات تشغيلية حقيقية
من مشروع أرنهايم. تحجز Moonwatt الآن طلبات للتسليم في العام التالي وذكرت
أن طوبولوجيتها السلسلية تتيح لها البقاء تنافسية من حيث التكلفة من أولى عمليات
نشرها. يعمل تركيب أرنهايم كمشروع تجاري ومنصة تحقق في آن واحد، ويولّد بيانات
أداء واقعية يمكن للعملاء والشركاء المحتملين تقييمها قبل الالتزام بعمليات نشر
أكبر.
أين يقع تخزين الطاقة الشمسية بالصوديوم أيون في مشهد الطاقة المتجددة
مرّت
صناعة الطاقة الشمسية بانتقال هندسي مماثل عندما تحولت من المحولات المركزية
الكبيرة إلى محولات سلسلية موزعة أصغر. خفض ذلك التحول التكاليف وحسّن الموثوقية
وجعل الأنظمة الشمسية أسهل في التصميم والصيانة. يعتقد مؤسسو Moonwatt أن تخزين البطاريات في بداية نفس الانتقال،
متحركًا من حاويات تخزين مركزية عامة نحو أنظمة موزعة مصممة لهذا الغرض تتكامل
بشكل طبيعي مع البنية التحتية الشمسية. تقع بطارية صوديوم أيون للطاقة الشمسية في
صميم هذا التحول.
تكنولوجيا
الصوديوم أيون بشكل أوسع تحظى باهتمام متزايد عبر صناعة تخزين الطاقة. يتوقع
المحللون أن تستحوذ بطاريات الصوديوم أيون على حصة كبيرة من سوق تخزين الطاقة
العالمي خلال السنوات القادمة، مدفوعة بوفرة المواد وانخفاض التكلفة وتحسن كثافة
الطاقة. ما إذا كان نهج Moonwatt المحدد، الذي يجمع بين كيمياء الصوديوم أيون
والتبريد السلبي والهندسة الموزعة والاقتران المباشر بالطاقة الشمسية، سيصبح
تكوينًا قياسيًا لمحطات الطاقة الشمسية الهجينة سيعتمد على أداء مشروع أرنهايم على
مدى التشغيل المستمر وسرعة تكرار الشركة لهذا النموذج عبر منشآت أكبر في مناخات
وبيئات تنظيمية مختلفة. ذكرت الشركة أن نظامها يمكنه رفع عوامل سعة الطاقة الشمسية
من 15-20% إلى 80%، وهو ما إذا تحقق على نطاق واسع سيغيّر جوهريًا اقتصاديات تخزين
الطاقة الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية من مصدر متقطع إلى مصدر شبه مستمر.
لقد تجاوزت حدودك المجانية لمشاهدة المحتوى المميز لدينا
يرجى الاشتراك للحصول على وصول غير محدود إلى ابتكاراتنا.
Get The Latest In Innovation
Join Our Newsletter
Where bold ideas find bold readers.
