مراجعة شاملة لبطاريات تخزين الطاقة لأنظمة الطاقة الشمسية
DOI:
https://doi.org/10.65421/jibas.v2i1.56الكلمات المفتاحية:
تخزين الطاقة الشمسية، بطاريات الليثيوم أيون، بطاريات التدفق، بطاريات الرصاص الحمضية، دمج الطاقة المتجددة، أنظمة إدارة البطارياتالملخص
يتطلب انقطاع الطاقة الشمسية حلول تخزين طاقة فعّالة لضمان استقرار الشبكة الكهربائية وتوفير إمدادات طاقة موثوقة. تستعرض هذه الدراسة بشكل شامل تقنيات البطاريات المستخدمة في تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، بما في ذلك بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات الليثيوم أيون (LFP، NMC، LTO)، وبطاريات التدفق (الفاناديوم المؤكسد، الزنك-البروم)، والأنظمة الناشئة مثل بطاريات الصوديوم أيون، والبطاريات الصلبة، وبطاريات المياه المالحة. نقوم بتقييم خصائص الأداء - كثافة الطاقة، وعمر الدورة، وكفاءة الشحن والتفريغ، وعمق التفريغ - إلى جانب فعالية التكلفة، ومتطلبات الإدارة الحرارية، والأثر البيئي، ومدى ملاءمة التطبيق في المنشآت خارج الشبكة، والسكنية، وعلى نطاق المرافق العامة. توفر بطاريات الليثيوم أيون حاليًا توازنًا مثاليًا بين الكفاءة (90-95%) والعمر الافتراضي (2000-6000 دورة)، بينما توفر بطاريات التدفق قابلية توسع استثنائية لتخزين الطاقة لفترات طويلة. لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية فعّالة من حيث التكلفة للأنظمة منخفضة التكلفة على الرغم من عمر الدورة المحدود. تشمل التحديات الرئيسية آليات التدهور، ومخاطر الهروب الحراري، وبنية إعادة التدوير، والتكاليف الرأسمالية الأولية. تُشكّل التوجهات الناشئة - كاستخدام بطاريات السيارات الكهربائية المُعاد تدويرها، والإدارة المُحسّنة بالذكاء الاصطناعي، ودمج المكثفات الفائقة الهجينة، وابتكار المواد المستدامة - ملامحَ مستقبل استخدام الطاقة الشمسية. يُقدّم هذا التقرير مُلخصًا يُرشد الباحثين وصُنّاع السياسات والجهات المعنية في القطاع نحو حلول تخزين الطاقة الشمسية المُجدية تقنيًا واقتصاديًا والمستدامة بيئيًا.
