أنتجت شركة "سولار باتري" الألمانية بطارية صغيرة للبيوت قادرة على حفظ الطاقة الكهربائية، التي تنتجها ألواح الخلايا الشمسية، ومن ثم توفيرها للمستهلك، للمرة الأولى، بسعر ينخفض عن سعر الطاقة التقليدية.

ماجد الخطيب: تتعلق المشاكل الرئيسة التي تواجه مستقبل الطاقة الشمسية اليوم بارتفاع كلفة إنتاج الوحدة الكهربائية مقارنة بسعر الوحدة المنتجة من الطاقة التقليدية، وبمحدودية قدرة الألواح الشمسية على الاستفادة الكاملة من ضوء الشمس الساقط عليها.

ثورة جذرية
المشكلة الأخرى، "الخارجية"، التي تعرقل تقدم هذا النوع من الطاقة البديلة هي ضعف قابلية البطاريات السائدة في عالم اليوم على خزن وتوفير الطاقة إلى المستهلك بشكل سريع ورخيص، ناهيكم عن أسعارها التي ما زالت "خيالية" مقارنة ببطاريات الليثيوم.

شركة "سولارباتري" الألمانية أنتجت بطارية صغيرة الحجم، يمكن تعليقها على جدار قبو البيت، وقادرة على حفظ الطاقة الشمسية التي تنتجها الألواح السولارية على سطح المنزل، وستتوافر لصاحب البيت بسعر ينخفض عن سعر الكهرباء من الشبكة التقليدية. وهو ما اعتبره كريستوف أوسترمان، مدير أعمال الشركة، ثورة في عالم الطاقة البديلة، وانطلاقًا للمرحلة الثانية والحاسمة من دورة حياة للطاقة الشمسية.

المهم في هذه البطارية أنها لا تقتصد بالكثير من المال للمستهلك فحسب، وإنما تسهم بشكل فعال في الحفاظ على البيئة أيضًا، ثم إنها قد تدشّن عصر "الفردانية" الكهربائية، حيث ينتج كل بيت كمية الطاقة التي يحتاجها من دون الحاجة إلى شبكات كبيرة. وربما يستطيع المستهلك، بفضل مثل هذه البطارية، أن ينتج ما يكفي من الطاقة لبيع الزائد منها إلى بيت الجيران أو ربما إلى المخزن القريب.

قابلة للشحن 10 آلاف مرة
يمكن لأفضل البطاريات الشمسية السائدة في السوق أن تُشحن وأن تُفرغ نحو 5000 مرة قبل أن تستجد الحاجة إلى استبدالها، لكن البطارية الجديدة من شركة "سولار باتري" تتمتع بـ"دورة حياة" تؤهلها لإعادة الشحن 10 آلاف مرة.

وتقول مصادر الشركة إن طول عمر البطارية وقدرتها على خزن كميات كبيرة من الطاقة، وانخفاض سعر إنتاجها، هي العوامل الأساسية التي أدت إلى خفض كلفة إنتاج الوحدات الكهربائية (الكيلوواط ساعة) منها.

البطاريات التقليدية، من دورة حياة 5000 مرة، توفر الطاقة للمستهلك بسعر يزيد على 30 سنتاً للكيلو واط ساعة، وتبقى بالتالي أكثر كلفة من مصادر الطاقة التقليدية التي توفرها الشبكات الكهربائية في المدن. هذا في حين تنتج البطارية الجديدة الكيلوواط ساعة من الكهرباء بسعر يتراوح بين 17-24 سنتاً، وهو ما ينخفض عن سعر الكهرباء في الشبكات التقليدية، والذي يتراوح بين 28 و30 سنتًا في ألمانيا، ونادرًا ما ينخفض عن هذا المستوى بفعل المنافسة.

تقدر الشركة أن سولارباتري الجديدة لن "تموت" في الوحدة السكنية المخصصة لعائلة واحدة قبل مرور 20 سنة، لكنها (الشركة) تمنح المستهلك ضمانة أمدها 10 سنوات لصيانة وترميم البطارية. وستطرح الشركة، خلال هذه الفترة الزمينة الطويلة، أجيالًا جديدة من البطاريات السولارية، أكثر تطورًا وأكثر قدرة، لكن ذلك لن يكلف المستهلك سنتًا واحدًا، بحسب تقدير كريستوف أوسترمان. وهذا لأن الشركة تضمن للمستهلكين عدم ارتفاع& سعر الجهاز مستقبلًا، كما تضمن انخفاض سعر الكيلوواط ساعة مع كل جيل جديد من البطارية.

يذكر أن أرخص طاقة كهربائية تنتج حاليًا من الألواح الشمسية على السطوح تتراوح حول 10 سنتات لكل كيلوواط ساعة، لكن تضاف إليها كلفة خزنها وإعادة إطلاقها من البطارية الشمسية التي تبلغ 20 سنتًا.

وما حققته شركة سولارباتري هو أنها عملت على خفض كلفة خزن وتفريغ البطارية من خلال زيادة عمرها أولًا، ومن خلال تطوير سرعة هذه العملية. كما إن الاقتصاد بالطاقة، وبالتالي بتكاليف الكهرباء، يعتمد على حجم وقدرة البطارية، لأن الشركة توفر بطاريتها بحجم صغير من قدرة 3.5 كيلوواط ساعة، أو من حجم أكبر قليلًا من قدرة 4.5 كيلوواط ساعة، أو من حجم كبير بقدرة 9.5 كيلوواط ساعة. ومن البديهي فإن الأسعار ستعتمد على الحجم والطاقة، وتتراوح بين 5900 و9900 يورو.

سوفت وير من سوني
حققت سولارباتري هذه القفزة في دورة حياة بطاريتها بفضل "سوفت وير" من شركة سوني اليابانية يتيح شحن وتفريغ البطارية كل مرة من دون خسارة في مادتها، ومعروف أن هذه الخسارة هي العامل الذي يقلل من حياتها. وتولت الشركة الألمانية تطوير سرعة البطارية على الشحن والتفريغ بشكل منحها التفوق على البطاريات الأخرى بفضل سوفت وير آخر.

يمكن لسولار بطارية صغيرة أن تنتج 4 كيلوواط ساعة، أي أن توفر نصف الطاقة التي تحتاجها عائلة من أربعة أفراد تسكن في البيت، وهذا يعني أن سولارباتري أكبر بقليل قادرة على تغطية كل احتياجات المنزل. ومن المخطط له في الشركة إنتاج نظام من شبكة من هذه البطارية يمكن أن يرفع الإنتاج إلى 16 كيلوواط ساعة. ورسم مهندسو الشركة على الكومبيوتر مصنعًا "افتراضيًا" يسد حاجته من الطاقة من شبكة بسيطة من بطاريات السولار المرتبطة ببعضها.

ماذا سيحصل إذا توقفت البطارية عن العمل فجأة؟.. يقول أوسترمان إنهم عملوا حسابًا لمثل هذه الاحتمالات، التي قد تنجم من كارثة جوية أو عمل تخريبي ...إلخ، لهذا فإن تأسيس كامل النظام (الألواح الشمسية والبطارية) سيتيح أيضًا الفرصة للمستهلك منذ البداية للارتباط بالشبكة الكهربائية التقليدية، ولكنه لن يستمد الكهرباء منها إلا عند الحاجة القصوى. وسينتقل النظام إلى استخدام شبكة الكهرباء التقليدية أوتوماتيكيًا حال توقف البطارية عن العمل.

الكهرباء من حرارة ضوء الشمس
تتم صناعة كل ألواح الخلايا السولار السائدة في السوق اليوم من مركبات السيليكون، ونادرًا ما تتجاوز قدرتها على استغلال ضوء الشمس الساقط عليها حاجز الـ 20%. لكن& علماء معهد فراونهوفر الألماني لتقنيات الطاقة الشمسية أنتجوا ألواحًا شمسية يمكن أن تتجاوز هذه النسبة، بل وأن تنتج الكهرباء من حرارة ضوء الشمس المباشرة أو غير المباشرة.

مشكلة ألواح السولار التقليدية المصنوعة من مركبات السيليكون هي أنها تحوّل ضوء الشمس فقط إلى تيار كهربائي، لكنها لا تستفيد من حرارة ضوء الشمس، وتعتبر هذه الحرارة طاقة ضائعة في هذه التقنية. بل إن قدرة خلايا السولار على الاستفادة من ضوء الشمس تنخفض مع ارتفاع درجة حرارة السيليكون، وينخفض مع ذلك إنتاج التيار الكهربائي.

علماء معهد فاونهوفر صنعوا ألواح خلايا شمسية من طبقتين، تنهض بمهمة الاستفادة من حرارة أشعة الشمس لإنتاج الكهرباء. ووزع المعهد بيانًا صحافيًا، يقول إن استخدام سندويش الطبقتين في تقنية السولار يرفع إنتاج الخلايا الضوئية بنسبة 10% أو أكثر. تتكون الطبقة العليا، المواجهة مباشرة لضوء الشمس، من مركبات السيليكون الاعتيادية، التي تنهض بمهمة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. وأضافوا إلى الطبقة السفلى مادة نترات-يوتريوم الفلوريد، التي تتولى تحويل الأشعة فوق الحمراء في ضوء الشمس، إلى ضوء، ثم يتولى السيليكون من جديد، في الطبقتين، تحويل الضوء إلى تيار كهربائي.

بكلمات أكثر تفصيلية، أضاف علماء المعهد ذرة من مادة أربيوم النادرة في الطبيعة إلى ذرة الفلوريد المشبع بنترات اليوتريوم كي تنهض بمهمتها الجديدة. ومعروف عن ذرات معدن أربيوم أنها تمتص الأشعة فوق الحمراء في نور الشمس، ثم تطلقها طبيعية بشكل ضوء. وتوصل العلماء إلى أن طريقة صناعة ألواح السولار من طبقتين أوقفت عملية ارتفاع حرارة طبقة السيليكون العليا، وحافظت بالتالي على مستوى إنتاج الخلايا من الكهربائية.

ولم يتحدث المعهد في بيانه الصحافي عن كلفة إنتاج هذا النوع من الخلايا، ولا عن كلفة هذا المعدن النادر، لكنه يعترف بأن انتشار مثل هذه التقنية غير ممكن من دون خفض كلفة الإنتاج.