وزارة الطاقة الأمريكية تخصص 125 مليون دولار لتكنولوجيا البطاريات

يُؤكد إعلان التمويل، المُفصّل في بيان صادر عن وزارة الطاقة، على الحاجة المُلحّة لحلول تخزين طاقة مُتقدّمة لتلبية الطلب المُتزايد على تقنيات بطاريات أكثر أمانًا وكفاءةً وفعاليةً من حيث التكلفة. وتتطلب التطبيقات الناشئة، لا سيما في قطاعي النقل والتخزين الشبكي، سعات تخزين طاقة أعلى، وإجراءات سلامة مُحسّنة، وتنويع المواد الخام المُستخدمة في تصنيع البطاريات للحدّ من مخاطر سلسلة التوريد.

تحالف أبحاث تخزين الطاقة (ESRA)

يجمع تحالف أبحاث تخزين الطاقة (ESRA)، الذي يرأسه مختبر أرجون الوطني، ما يقارب 50 باحثًا من ثلاثة مختبرات وطنية و12 جامعة. تتمثل مهمتهم في استكشاف علوم البطاريات بشكل أساسي لمواجهة التحديات السائدة، بما في ذلك السلامة، وكثافة الطاقة العالية، وتطوير بطاريات طويلة الأمد من مواد متوفرة بسهولة وبأسعار معقولة.

إن الطموح الأساسي لـ ESRA هو دفع حدود علم تخزين الطاقة، وتعزيز الابتكار التكنولوجي الذي يعزز القدرة التنافسية للاقتصاد الأمريكي.

أكدت شيرلي مينغ، مديرة جمعية موارد الطاقة الأوروبية (ESRA)، على الحاجة المُلحة لأجهزة تخزين طاقة عالية الأداء ومنخفضة التكلفة ومستدامة، سعيًا نحو إزالة الكربون بشكل عميق من قطاع النقل الثقيل والشبكة الكهربائية. وأكدت مينغ، التي تشغل أيضًا منصب كبيرة العلماء في مركز أرجون التعاوني لعلوم تخزين الطاقة وأستاذة في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو، أن تجاوز قدرات تقنية أيونات الليثيوم الحالية يتطلب أبحاثًا رائدة ترتكز على العلوم الأساسية. وقالت: "يتزايد الطلب على أجهزة تخزين طاقة عالية الأداء ومنخفضة التكلفة ومستدامة، وخاصةً تلك التي تتمتع بإمكانية إزالة الكربون بشكل عميق من قطاع النقل الثقيل والشبكة الكهربائية".

أضاف برايان ماكلوسكي، نائب مدير ESRA للتوجهات العلمية ومهندس في مختبر بيركلي، أن ESRA تهدف إلى تعزيز بيئة عمل مواتية للابتكار السريع، وتقليل الفجوة بين الاكتشافات الأساسية وتطبيق التكنولوجيا. ومن العناصر الأساسية لاستراتيجية ESRA تدريب قوى عاملة متنوعة ومستقبلية، قادرة على تلبية متطلبات التصنيع المستقبلية، من خلال شراكات مع الصناعة والأوساط الأكاديمية والحكومة. وقال: "تُنشئ ESRA بيئة عمل بحثية لتخزين الطاقة، مهمتها الابتكار السريع، وتقصير الفترة الفاصلة بين الاكتشافات الأساسية وتطوير التكنولوجيا، وتدريب الجيل القادم من القوى العاملة".

وسوف يشارك التحالف، الذي يضم مؤسسات مثل جامعة كولومبيا، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة ميشيغان، وغيرها، بشكل نشط في جميع جوانب البحث العلمي، والحوكمة، والتطوير الاستراتيجي.

اتحاد البطاريات المائية (ABC)

بالتوازي مع ذلك، تقود جامعة ستانفورد اتحاد البطاريات المائية (ABC)، الذي يركز على تطوير بطارية مائية مبتكرة واعدة بأنها آمنة بيئيًا واقتصادية. تهدف هذه التقنية الجديدة للبطاريات، التي يُتوقع أن تتميز بكثافة طاقة أعلى من بطاريات الرصاص الحمضية الحالية، وبتكلفة قد لا تتجاوز عُشر تكلفة بطاريات الليثيوم أيون المعاصرة، إلى التغلب على تحديات قائمة منذ زمن طويل، مثل انخفاض الجهد وكثافة الطاقة والتآكل.

أشارت ليندا نزار، كبيرة علماء المشروع وأستاذة في جامعة واترلو، إلى العوائق الدائمة التي تواجه تطوير البطاريات المائية، بما في ذلك تآكل المواد وفشل الخلايا في الظروف العملية. وقالت: "لقد أعاقت هذه العوائق تطوير مثل هذه البطاريات المائية الجديدة المخترعين لسنوات".

وأكد يي كوي، مدير المشروع وأستاذ في جامعة ستانفورد، على ضرورة إنشاء حلول تخزين الطاقة بأسعار معقولة وعلى نطاق الشبكة وقادرة على التشغيل الموثوق على المدى الطويل، خاصة في عصر تهيمن عليه مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

 يجمع اتحاد البطاريات المائية، الذي يديره معهد بريكورت للطاقة بجامعة ستانفورد، 31 من أبرز علماء البطاريات والمهندسين والفيزيائيين من مؤسسات في جميع أنحاء أمريكا الشمالية، بما في ذلك مركز SLAC، والعديد من فروع جامعة كاليفورنيا، وجامعة ولاية كارولينا الشمالية، ومختبرات أبحاث الجيش والبحرية الأمريكية. وسيشمل جهدهم التعاوني تصميم المواد وتركيبها، والنظرية والمحاكاة، وتوصيف النماذج الأولية للأجهزة.

وسوف تستكشف فرق البحث جوانب مختلفة من تكنولوجيا البطاريات، بما في ذلك الإلكتروليت ومواد الأقطاب الكهربائية والهندسة المعمارية الشاملة للجهاز، مع رؤية لتصميم بطاريات لا تعمل بكفاءة فحسب، بل تشحن وتفرغ بسرعة أيضًا مع كونها قابلة للتطبيق اقتصاديًا.

إن تخصيص وزارة الطاقة مبلغ 125 مليون دولار، والذي يتم تقسيمه بالتساوي بين المركزين على مدى خمس سنوات، يشكل إطارًا قويًا للبحث التحويلي في مجال تخزين الطاقة.