نوشته‌ها

چرا ذخیره انرژی باتری برای اهداف خورشیدی آلمان ضروری است؟

چرا ذخیره انرژی باتری برای اهداف خورشیدی آلمان ضروری است؟

در حالی که بخش ذخیره انرژی باتری آلمان در حال رونق است، توسعه‌دهندگان باید از موانع مختلف آگاه باشند و می‌توانند از تجربیات بازار باتری بریتانیا درس بگیرند.

صنعت انرژی تجدیدپذیر آلمان در حال رونق است و ظرفیت تولید برق جدید را با سرعت بی‌سابقه‌ای به شبکه تحویل می‌دهد. با ۹۰ گیگاوات ظرفیت نصب شده تا اواسط سال ۲۰۲۴، که ۷.۵ گیگاوات آن در شش ماه اول سال ۲۰۲۴ نصب شده است، بازار خورشیدی احتمالاً در سال ۲۰۲۵ به مرز ۱۰۰ گیگاوات خواهد رسید. با وجود این سرعت، هدف خورشیدی آلمان برای رسیدن به ظرفیت ۲۱۵ گیگاوات تا سال ۲۰۳۰ نیازمند سرعت بیشتری نسبت به نرخ فعلی ۱۵ گیگاوات در سال است.

با این حال، در عین حال، توسعه‌دهندگان خورشیدی با شرایط اقتصادی نامطلوب‌تری مواجه هستند که می‌تواند منجر به کاهش علاقه به حفظ این سرعت شود. چشم‌انداز کلی قیمت پایین‌تر انرژی، قیمت‌های تضمین‌شده نسبتاً پایین از مزایده‌های FIT/EEG (تغذیه در تعرفه/قانون انرژی‌های تجدیدپذیر آلمان) و افزایش فراوانی قیمت‌های منفی برق در طول روز به عنوان مقصران اصلی شناخته می‌شوند.

مورد دوم به یک پدیده چالش‌برانگیز تبدیل شده است، زیرا تعداد ساعات منفی در بازار آتی بورس انرژی اروپا (EEX) از ۶۹ ساعت در سال ۲۰۲۲ به ۳۰۱ ساعت در سال ۲۰۲۳ و به ۳۳۰ ساعت تا اواسط آگوست ۲۰۲۴ افزایش یافته است. این برای تولیدکنندگان برق مشکل‌ساز می‌شود. به عنوان مثال، آنها ترویج تغذیه خود را برای زمانی که قیمت انرژی منفی است از دست می‌دهند، مشروط بر اینکه قیمت‌ها حداقل برای سه ساعت متوالی منفی باقی بمانند. این “قاعده ۳ ساعته” قرار بود در سال‌های آینده به یک ساعت کاهش یابد، اما دولت آلمان اخیراً اعلام کرده است که “قاعده ۱ ساعته” ممکن است به سال ۲۰۲۵ منتقل شود. اینکه آیا این اتفاق واقعاً رخ خواهد داد یا خیر، هنوز مشخص نیست. ائتلاف حاکم فعلی به طور کلی بسیار تقسیم شده است و انتخابات پارلمانی برای سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده است.

از آنجایی که نرخ‌های جذب نیز کاهش یافته است، توسعه‌دهندگان PV به دنبال راه‌هایی برای کاهش این مشکل بوده‌اند. یکی از رویکردهای رایج این است که پنل‌های پارک‌های جدید به طور فزاینده‌ای در جهت شرق به غرب تراز می‌شوند که تولید انرژی را از ساعات اوج تولید در زمان ناهار متنوع می‌کند. “گلوله نقره‌ای” دیگر، اضافه کردن سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) به پارک‌های خورشیدی است. در نتیجه، گفته می‌شود که حدود ۸۰ درصد از تمام پارک‌های خورشیدی جدید به عنوان سایت‌های هم‌محل برنامه‌ریزی شده‌اند، یعنی شامل BESS هستند.

BESS این مزیت آشکار را دارد که به تولیدکنندگان انرژی اجازه می‌دهد تا انتشار انرژی به شبکه را تا زمانی که قیمت‌ها جذاب‌ترین باشد، به تأخیر بیندازند، در نتیجه نرخ‌های جذب و سطح درآمد را بهبود می‌بخشد. بسته به تنظیمات، این همچنین به طور بالقوه به اپراتورهای BESS اجازه می‌دهد تا در برخی از خدمات کمکی شبکه، مانند بازارهای ظرفیت و تعادل، شرکت کنند که می‌تواند به افزایش درآمد کمک کند.

با این حال، توسعه‌دهندگان که قصد ساخت BESS را دارند باید از جنبه‌های قانونی زیر آگاه باشند:

image - چرا ذخیره انرژی باتری برای اهداف خورشیدی آلمان ضروری است؟

منبع: تحقیقات گرین‌کپ. معاملات شامل معاملات اعلام‌شده، امضا شده و در حال پیشرفت در سراسر اروپا است. آلمان، فرانسه، ایتالیا و اسپانیا. 

مراحل صدور مجوز برای BESS

در حال حاضر تجربه عملی کمی در مورد تأیید BESS در آلمان وجود دارد. BESS عموماً از طریق مجوز ساخت (Baugenehmigung) تحقق می‌یابد. با این حال، در موارد فردی، تأیید برنامه‌ریزی (Planfeststellung)، مطابق با قانون صنعت انرژی (Energiewirtschaftsgesetz، یا EnWG)، نیز امکان‌پذیر است. در چنین مواردی، رویه تأیید برنامه‌ریزی یک رویه اختیاری خواهد بود. بنابراین متقاضی می‌تواند تصمیم بگیرد که از طریق رویه تأیید برنامه‌ریزی پیش برود یا برای مجوز ساخت و هرگونه مجوزهای لازم دیگر درخواست دهد. پیش‌نیاز مجوز ساخت معمولاً یک طرح توسعه (Bebauungsplan) است که شهرداری باید آن را صادر کند.

علاوه بر این، حتی اگر طرح توسعه‌ای وجود نداشته باشد، BESS می‌تواند در نهایت تحت بخش ۳۴ قانون ساخت و ساز (Baugesetzbuch، BauGB) مجاز شود، اگر پروژه در یک منطقه داخلی (innenbereich) واقع شده باشد، یا حتی تحت بخش ۳۵ BauGB اگر پروژه در یک منطقه خارجی (außenbereich) واقع شده باشد. در حال حاضر، تأیید پروژه‌های مناطق خارجی چالش‌برانگیزتر است، زیرا BESS طبق نظر غالب، وضعیت ممتازی در BauGB ندارد. با این حال، اگر BESS پروژه‌های مستقل نباشند و در عوض به یک سیستم بادی یا خورشیدی خاص (که به طور منظم دارای امتیاز است) خدمت کنند، خود BESS نیز وضعیت ممتاز را به دست می‌آورد.

با این وجود، در چنین مواردی عدم قطعیت قانونی قابل توجهی وجود دارد. علاوه بر این، هر مقام ساختمان محلی به طور جداگانه تصمیم می‌گیرد که آیا مجوز می‌تواند صادر شود یا خیر، بنابراین در آینده نزدیک به سختی می‌توان در مورد امکان دریافت مجوز در چنین مواردی اظهار نظر کلی کرد.

یارانه هزینه ساخت

طبق بند ۱، پاراگراف ۱، جمله ۱ قانون EnWG، اپراتورهای شبکه‌های تأمین انرژی عموماً مجاز به دریافت یک یارانه هزینه ساخت یکباره (Baukostenzuschuss) از مشتریان اتصال هستند. این یارانه هزینه ساخت معمولاً بر اساس یک مدل قیمت عملکرد پیشنهادی توسط آژانس شبکه فدرال (Bundesnetzagentur) است. با توجه به BESS، دادگاه عالی منطقه‌ای دوسلدورف (Oberlandesgericht Düsseldorf) حکم داده است که مدل قیمت پیشنهادی توسط آژانس شبکه فدرال برای BESS اعمال نمی‌شود. با این حال، دادگاه همچنین حکم داد که اپراتورها مجاز به دریافت یارانه به طور کلی هستند. از آنجایی که آژانس شبکه فدرال به این تصمیم اعتراض کرده است، منتظر حکم دادگاه فدرال دادگستری (Bundesgerichtshof) هستیم.

هیچ اتصال اولویت‌دار به شبکه وجود ندارد

طبق بند ۱، پاراگراف ۱، جمله ۱ قانون انرژی‌های تجدیدپذیر (Erneuerbare-Energien-Gesetz، یا EEG)، اپراتورهای شبکه باید فوراً اولویت اتصال سیستم‌های تولید برق از انرژی‌های تجدیدپذیر و گاز معدنی را به شبکه خود بدهند. با این حال این امر در مورد BESS صدق نمی‌کند. با این حال، اگر BESS پروژه‌های مستقل نباشند، می‌توانند از همان اتصال شبکه به عنوان خود کارخانه استفاده کنند. در چنین مواردی، دسترسی سریع به شبکه به طور منظم ارائه خواهد شد. حتی در تمام موارد دیگر، اپراتور شبکه نمی‌تواند با استدلال اینکه سیستم‌های تحت EEG باید اولویت داده شوند، اتصال BESS را به تأخیر بیندازد. این به صراحت در بند ۲a، پاراگراف ۱۷ قانون EnWG تنظیم شده است.

شرکت در بازار تعادل

در اصل، کارخانه‌ها می‌توانند در بازار انرژی تعادل (Regelenergiemarkt) شرکت کنند. آمارها نشان می‌دهد که این اتفاق در حال رخ دادن است. مانند هر تاسیسات دیگری، BESS باید تحت یک رویه پیش‌تأیید (Präqualifikationsverfahren) قرار گیرد. در اینجا، باید نشان داده شود که کارخانه مربوطه شرایط لازم برای امنیت عرضه را برآورده می‌کند. پس از آن، BESS می‌تواند در مناقصه‌های بازار انرژی تعادل شرکت کند.

تامین دسترسی به شبکه برای توسعه‌دهندگان از اهمیت اقتصادی خاصی برخوردار است، همانطور که تجربه بریتانیا نشان می‌دهد – کشوری که بخش BESS آن سه تا پنج سال از آلمان جلوتر است.

با بیش از ۸۰۰ پروژه BESS که در حال حاضر در مراحل مختلف توسعه هستند، بریتانیا در تلاش‌های اروپا برای ساخت ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی باتری برای اهداف خورشیدی، به‌ویژه در سطح تاسیسات عمومی، پیشرو است. با این حال، تعداد قابل توجهی از این پروژه‌ها تا اواسط دهه ۲۰۳۰ یا حتی بعد از آن به دسترسی به شبکه نخواهند رسید. این به نوبه خود چالش بزرگی برای توسعه‌دهندگان است زیرا آنها برای حفظ سودآوری پروژه‌های خود تلاش می‌کنند.

علاوه بر این، درآمد حاصل از عملیات BESS چالش برانگیزتر شده است. با افزایش پروژه‌های BESS که در مناقصه‌های خدمات کمکی شرکت می‌کنند، قیمت‌های پاکسازی به طور قابل توجهی کاهش یافته است و منجر به کاهش چشمگیر سطح درآمد برای اپراتورها نسبت به اوج سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲ شده است. در حالی که به طور حکایتی، ما درآمدهای ۱۴۰،۰۰۰ پوند تا ۱۶۰،۰۰۰ پوند (۱۷۵،۰۰۰ دلار – ۲۰۰،۰۰۰ دلار)

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: مجله فتوولتائیک PV

/0 دیدگاه ها/توسط

تعرفه برق تجدیدپذیر صنایع برای مهرماه اعلام شد

تعرفه برق تجدیدپذیر صنایع برای مهرماه اعلام شد

تعرفه برق تجدیدپذیر برای اعمال در قبوض صنایع مشمول ماده ۱۶ قانون جهش تولید دانش‌بنیان و دستگاه‌های اجرایی مشمول ماده ۵ قانون خدمات کشوری برای ماه مهر ۱۴۰۳ اعلام شد.

به گزارش آرا نیرو، از وزارت نیرو، به‌منظور اجرای آیین‌نامه اجرایی ماده ۱۶ قانون جهش تولید دانش‌بنیان و مصوبه ۱۰ دی‌ماه ۱۴۰۲ مبنی بر اعمال تعرفه تجدیدپذیر در قبوض برق مصرفی صنایع با مصرف بیش از یک مگاوات و دستگاه‌های اجرایی مشمول ماده (۵) قانون مدیریت خدمات کشوری که به ترتیب نسبت به تامین ۲ و پنج درصد برق مصرفی خود از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر اقدام نکرده‌اند، تعرفه برق تجدیدپذیر برای درج در قبوض صنایع و دستگاه‌های اجرایی مشمول برای دوره مهر اعلام شد.

تعرفه برق تجدیدپذیر تعیین شده از سوی سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری برق (ساتبا) برای مشترکان صنعتی به‌ازای هر کیلووات‌ساعت ۴۱ هزار و ۴۹۰ ریال و تعرفه دستگاه‌های اجرایی به‌ازای هر کیلووات‌ساعت ۴۰ هزار ریال اعلام شده است.

بر اساس ماده ۱۶ قانون جهش تولید دانش‌بنیان که در سال ۱۴۰۱ برای اجرا به دولت ابلاغ شده است، صنایع با قدرت مصرف بیش از یک مگاوات موظف هستند معادل یک درصد از برق مورد نیاز سالیانه خود را از طریق احداث نیروگاه‌های تجدیدپذیر تامین کنند و این میزان در پایان سال پنجم حداقل به پنج درصد می‌رسد. در غیر این صورت وزارت نیرو موظف است درصد ذکر شده از برق مصرفی این صنایع را با تعرفه برق تجدیدپذیر محاسبه کرده و از صنایع اخذ کند.

همچنین در راستای توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر و باهدف اجرای ماده ۸ مصوبات شورای‌عالی انرژی، همه دستگاه‌هایی اجرایی موضوع ماده ۵ قانون خدمات کشوری مکلف هستند سالیانه پنج درصد مصرف برق خود را تا رسیدن به سهم ۲۰ درصد مصرف سال از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر تامین کنند؛ به عبارتی دیگر مشترکان مشمول در سال ۱۴۰۳، پنج درصد برق مصرفی خود را از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر و در طول مدت چهار ساله (سالیانه پنج درصد) تا ۲۰ درصد افزایش دهند.

/0 دیدگاه ها/توسط

باتری طلایی Zeekr:شارژ سریع و برد طولانی

باتری طلایی Zeekr: شارژ سریع و برد طولانی

به گزارش آرا نیرو Zeekr، یک شرکت خودروسازی برقی زیرمجموعه Geely Auto، فناوری باتری شارژ سریع خود را که بر اساس شیمی لیتیوم آهن فسفات (LFP) توسعه یافته است، در جدیدترین خودروهای خود ادغام کرده است.

 

Zeekr در ماه دسامبر، باتری موسوم به “باتری طلایی” خود را معرفی کرد و قابلیت‌های شارژ سریع را که از طریق طراحی داخلی پریزماتیک امکان‌پذیر شده بود، تبلیغ کرد.

 

طبق گفته این شرکت، بسته باتری 75 کیلووات ساعتی از “شارژ فوق سریع 5.5C” پشتیبانی می‌کند که به خودروها اجازه می‌دهد تنها در 10.5 دقیقه با استفاده از شارژ 800 ولت در ایستگاه‌های اختصاصی Zeekr، از 10% به 80% شارژ شوند.

 

Zeekr ادعا می‌کند که سدان جدید، با سیستم مدیریت باتری اصلاح شده برای امکان شارژ سریع‌تر، برد 682 کیلومتری را بر اساس استانداردهای چینی ارائه می‌دهد. شارژ 10.5 دقیقه‌ای 482 کیلومتر و شارژ 5 دقیقه‌ای 265 کیلومتر را فراهم می‌کند.

 

اگر این ادعاها صحیح باشند، فناوری باتری Zeekr سریع‌ترین سرعت شارژ را در سطح جهانی برای باتری‌های لیتیوم سه تایی تولید انبوه ارائه خواهد کرد و از شیمی گران‌تر نیکل-کبالت-منگنز پیشی خواهد گرفت.

 

در ماه دسامبر، Zeekr گفت: “باتری‌های LFP به طور سنتی توسط صنعت به عنوان دارای چگالی انرژی پایین‌تر در مقایسه با باتری‌های نیکل-منگنز-کبالت (NMC) در سطح سلولی در نظر گرفته می‌شوند. برای مقابله با این موضوع، مهندسان ZEEKR با دقت بسته باتری را برای LFP جدید طراحی کردند تا چگالی انرژی بالا را در سطح بسته باتری به دست آورند. به لطف استفاده از مواد جدید و طراحی ساختاری ساده، استفاده از حجم باتری جدید به 83.7% می‌رسد که بالاتر از بسیاری از همتایان جهانی است.”

 

رقابت شارژ سریع

رقابت برای ارائه باتری‌های شارژ سریع EV عمدتاً در چین انجام می‌شود. پیش از این، Li Auto Mega، یک ون از یک استارتاپ EV چینی، گزارش شده بود که از 10% به 80% در 10 دقیقه و 36 ثانیه شارژ می‌شود – کمی کندتر از ادعای Zeekr – با استفاده از یک باتری CATL Qilin با شارژ فوق سریع 5C.

در ماه مه، Gotion High-Tech، سازنده باتری چینی که توسط فولکس واگن حمایت می‌شود، گفت که باتری G-Current 75 کیلووات ساعتی آن در تنها 9.8 دقیقه تا 80% شارژ می‌شود و برد 480 کیلومتری را ارائه می‌دهد که سیستم‌های شیمی LFP، LMFP و NCM را پوشش می‌دهد.

نگرانی‌های صنعت در مورد شارژ سریع عمدتاً مربوط به اثرات گرما است که می‌تواند باعث تسریع تخریب اجزای داخلی باتری، هم اجزا و هم شیمی، کاهش ظرفیت ذخیره و طول عمر شود.

آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) در ایالات متحده و سایرین تحقیقاتی را در مورد بهبود انتقال لیتیوم از طریق فرمولاسیون‌های الکترولیت بهبود یافته و بررسی راه‌های استفاده مفید از گرمای اضافی منتشر کرده‌اند.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: www.pv-magazine.com

/0 دیدگاه ها/توسط

آینده روشن خودروهای الکتریکی

آینده روشن خودروهای الکتریکی؛
این بار با کاهش اتکا به استخراج کبالت
دانشمندان MIT به پیشرفتی دست یافته اند که میتواند آینده خودروهای الکتریکی را تغییر دهد و اتکا به استخراج کبالت را کاهش دهد: «[این] می تواند تأثیر بزرگی داشته باشد».
این تأثیر تا حد زیادی بزرگ است، زیرا تأثیر استخراج کبالت ویرانگر است.
به گزارش آرا نیرو یکی از بزرگترین مشکلات سرعت در مسیر پذیرش انبوه خودروهای برقی، استفاده از فلزاتی مانند کبالت در باتری‌های EV است. در حالی که این فلزات برای باتری‌ها ایده‌آل هستند، اما در مورد هزینه و تأثیر آن بر سلامت افراد و محیط‌زیست دارای معایب قابل توجهی هستند.
با این حال، وابستگی به این فلزات ممکن است به لطف محققان MIT که گزینه ارزان‌تر و پایدارتری را توسعه داده‌اند، از بین برود.
مطابق گزارش MIT News، محققان ماده آلی جدیدی را برای جایگزینی کبالت در کاتد باتری های لیتیوم یون طراحی کرده اند. مواد مورد نیاز برای تولید این نوع کاتد در حال حاضر در مقادیر زیادی تولید شده است و محققان انتظار دارند که هزینه تولید باتری ها حدود یک سوم تا یک دوم هزینه باتری های مبتنی بر کبالت باشد.
مواد جایگزین مانند آهن – مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم-آهن فسفات – و سایر مواد آلی امیدوارکننده هستند، اما تاکنون، همه آنها از نظر چگالی انرژی، رسانایی و ظرفیت ذخیره‌سازی کمتر از کبالت بوده‌اند.
در مطالعه جدید، محققان MIT نشان دادند که ماده جدید می‌تواند برق را با نرخ‌های مشابه کبالت هدایت کند، و باتری ظرفیت ذخیره‌سازی قابل مقایسه‌ای دارد _بعلاوه، می‌توان آن را سریع‌تر از همتایان کبالت خود شارژ کرد._
استاد انرژیMIT آقای Mircea Dincă W.M، گفت: “من فکر می کنم این ماده می تواند تأثیر زیادی داشته باشد زیرا واقعاً خوب کار می کند.”
این تأثیر تا حد زیادی بزرگ است، زیرا تأثیر استخراج کبالت بزرگ و ویرانگر است.
براساس Mining.com، بیش از 70 درصد کبالت جهان در جمهوری دموکراتیک کنگو تولید می شود. شرایط اطراف هر یک از این معادن وحشیانه است – یک مقاله NPR از آن به عنوان «بردگی امروزی» یاد می‌کند.
کار طاقت فرسا است افرادی که در معادن کار می کنند در حالی که فقط یک یا دو دلار در روز درآمد دارند، در غبار سمی کبالت تنفس می کنند. این تنها گزینه برای بسیاری از مردم است زیرا معادن کاملاً بر جامعه تسلط یافته اند. به گفته NPR، “صدها هزار نفر آواره شده‌اند، زیرا روستاهای آنها فقط با بولدوزر تخریب شده اند تا امتیازات بزرگ معدنی را فراهم کنند.”

به گزارش آرا نیرو قطع میلیون ها درخت اثرات آن را بر منطقه بدتر می‌کند، همچنین آلودگی آب ناشی از استخراج کبالت که باعث از بین رفتن ماهی ها در نهرها و دریاچه ها شده است.
هریتیر مالوبا، ساکن کنگو، در Earth.org گفت: «در این جریان، ماهی مدت‌ها پیش ناپدید شد و توسط اسیدها و زباله‌ معدن‌ها کشته شده اند.
به گفته NPR، فساد دولتی بهبود شرایط در این معادن و اطراف آن را دشوار کرده است و مشکل ساده نیست زیرا کارگران برای تامین غذای خانواده خود به مشاغل متکی هستند. در حالی که نمی توان انتظار داشت که همه راه حل های باتری جدید مشاغل جدید و ایمن تری را برای این کارگران کنگو فراهم کنند، کاهش تقاضا برای کبالت برای جلوگیری از تشویق شرکت ها به منظور کاهش استخراج کبالت و حواشی مربوط به آن بسیار مهم است.
برای محیط زیست و سلامت جهان بسیار مهم است که از منابع انرژی کثیف مانند زغال سنگ، نفت و گاز – صنایعی که اغلب کارگران را ملزم می‌کنند با خطرات سلامتی و ایمنی خود روبرو شوند – فاصله بگیرند، اما باید اینگونه نباشد که مشکلاتی مشابه مشکلاتی که آن منابع ایجاد می کردند، تولید کنند.
درسته خودروهای برقی مانند نمونه‌های خود که با سوخت بنزین یا گاز کار می‌کنند، آلودگی لوله اگزوز تولید نمی‌کنند، و این موضوع آنها را برای محیط زیست بهتر می‌کند، اما پیشرفت‌هایی مانند آنچه که این محققان MIT انجام دادند برای از بین بردن بخش‌های خطرناک تولید خودروهای الکتریکی بسیار مهم است. بازار خودروهای الکتریکی هنوز تقاضای زیادی دارد، بنابراین توسعه جایگزین های باتری بهتر برای کاهش وابستگی ما به فلزات کمیاب و خطرناک مانند کبالت در سال های آینده حیاتی است.
منبع:
Nick Paschal
January 31, 2024

/0 دیدگاه ها/توسط

باتری جدید خودروهای الکتریکی الهام گرفته از شکلات

دانشمندان باتری EV الهام گرفته از شکلات ساخته اند که می تواند صنعت خودرو را متحول کند.
در اینجا نحوه عملکرد آن آمده است.
به گزارش آرا نیرو دانشمندان یک باتری انقلابی ساخته اند که می‌تواند بیش از یک دهه با حداقل زمان شارژ دوام بیاورد. همانطور که در Tech Xplore توضیح داده شده است، محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان A. Paulson (SEAS) باتری فلزی لیتیوم جدیدی ساخته اند که می تواند حداقل 6000 بار شارژ و دشارژ شود. با وجود چرخه عمر طولانی، باتری فقط 10 دقیقه برای شارژ مجدد نیاز دارد.

این تحقیق که در Nature Materials منتشر شده است، روش جدیدی را توضیح می‌دهد که باتری‌های حالت جامد را می‌توان با آند فلزی لیتیوم ساخت و همچنین شامل جزئیات مواد مورد استفاده در ساخت آنها می‌شود.

آیا دسترسی به ایستگاه های شارژ الکتریکی شما را به خرید یک خودروی الکتریکی ترغیب می کند؟
آره
نه

روی انتخاب خود کلیک کنید تا نتایج را ببینید و نظر خود را بیان کنید
شین لی، دانشیار علوم مواد در SEAS و نویسنده ارشد این مقاله گفت: باتری‌های آند فلزی لیتیوم جام مقدس باتری‌ها در نظر گرفته می‌شوند، زیرا ظرفیت آن‌ها 10 برابر آندهای گرافیتی تجاری است و می‌توانند مسافت رانندگی خودروهای الکتریکی را به شدت افزایش دهند. “تحقیق ما گام مهمی به سوی باتری های حالت جامد کاربردی تر برای کاربردهای صنعتی و تجاری است.”
باتری‌های فلزی لیتیوم پتانسیل چگالی انرژی بالاتری را در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یونی سنتی ارائه می‌دهند که به آن‌ها اجازه می‌دهد انرژی بیشتری ذخیره کنند و به طور بالقوه محدوده خودروهای الکتریکی را بدون افزایش اندازه یا وزن باتری افزایش دهند.

با این حال، طراحی باتری‌های فلزی لیتیومی معمولاً با ایجاد چالش دندریت در سطح آند مواجه است. Tech Xplore توضیح داد که “این ساختارها مانند ریشه در الکترولیت رشد می کنند و مانع جداکننده آند و کاتد را سوراخ می کنند و باعث کوتاه شدن باتری یا حتی آتش گرفتن می شوند.”

به گزارش آرا نیرو تحقیقات جدید نشان داد که لی و تیمش راهی برای جلوگیری از تشکیل دندریت‌ها با استفاده از ذرات سیلیکون به اندازه میکرون در آند برای منقبض کردن واکنش لیتیاسیون و تسهیل پوشش همگن لایه ضخیم فلز لیتیوم پیدا کردند. طراحی به طور قابل توجهی متفاوت از شیمی باتری های لیتیوم یون مایع است، که در آن ذرات سیلیکون موجود در آند زمانی که یون های لیتیوم از طریق واکنش لیتیاسیون عمیق نفوذ می‌کنند، از بین می روند.
لی گفت: «در طراحی ما، فلز لیتیوم در اطراف ذرات سیلیکون پیچیده می‌شود، مانند یک پوسته شکلات سخت در اطراف هسته فندق در یک ترافل شکلاتی.

به گزارش آرا نیرو، لی و تیمش یک نسخه سلولی کیسه‌ای به اندازه تمبر پستی از باتری طراحی کردند که 10 تا 20 برابر بزرگتر از سلول سکه ای است که معمولاً در آزمایشگاه های دانشگاه ایجاد می شود. این باتری پس از 6000 چرخه 80 درصد ظرفیت خود را حفظ کرد که بسیار بیشتر از سایر باتری های کیسه‌ای موجود در بازار امروزی است.

هدف بعدی این تیم افزایش فناوری برای ساخت باتری سلولی کیسه ای در اندازه گوشی هوشمند است.

این تحقیق همچنین ده‌ها ماده دیگر را نشان داد که به طور بالقوه می‌توانند عملکرد مشابهی در باتری‌های حالت جامد داشته باشند.

لی گفت: «تحقیقات قبلی نشان داده بود که مواد دیگر، از جمله نقره، می‌توانند به عنوان مواد خوبی در آند برای باتری‌های حالت جامد عمل کنند. “تحقیق ما یکی از مکانیسم های احتمالی این فرآیند را توضیح می دهد و مسیری برای شناسایی مواد جدید برای طراحی باتری ارائه می دهد.”
ید و روی جایگزین مناسبی برای لیتیوم هستند. این پیشرفت‌های جدید همچنین می‌تواند به کاهش وابستگی به لیتیوم به چین کمک کند، زیرا این کشور سومین معدن‌کار بزرگ لیتیوم در جهان است.
منبع:
Doric Sam, January 31, 2024 

/0 دیدگاه ها/توسط

آیا آینده ای برای باتری های زیستی وجود دارد؟

آیا آینده ای برای باتری های زیستی وجود دارد؟

به گزارش آرا نیرو تقاضا برای لیتیوم در سال‌های اخیر افزایش یافته است و انتظار می‌رود که با استقبال از انتقال انرژی و نیاز به باتری‌های بیشتر، به طور تصاعدی افزایش یابد.
متأسفانه استخراج لیتیوم و سایر فلزات باتری تأثیر زیست محیطی قابل توجهی دارد و محققان را به دنبال ایجاد باتری های زیستی سوق می دهد.
باتری‌های زیستی از مولکول‌های بیولوژیکی برای شکستن سایر مولکول‌ها استفاده می‌کنند و در این فرآیند الکترون‌ها آزاد می‌شوند.

با نزدیک شدن به سال جدید، تمرکز دوباره بر روی فناوری‌های نوآورانه و کم کربن که ممکن است از گذار به سبز در سال‌های آینده حمایت کند، افزایش یافته است. علاوه بر ادرار انسان به عنوان کود و گیاهان دستکاری شده ژنتیکی و جاذب نیتروژن، یکی از محصولات با پتانسیل اصلی باتری زیستی است. شرکت‌های انرژی و دولت‌ها در سرتاسر جهان میلیاردها دلار را برای عملیات‌های جدید لیتیوم پمپاژ می‌کنند تا بتوانند مقدار کافی از این ماده معدنی را برای تامین انرژی باتری‌های الکتریکی مورد نیاز دستگاه‌های الکترونیکی و وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) در سراسر جهان استخراج کنند و تقاضا در دهه آینده به‌شدت افزایش می یابد.

به گزارش آرا نیرو تقاضای جهانی برای لیتیوم در سال‌های اخیر با افزایش تولید باتری‌های لیتیوم یونی برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ و خودروهای الکتریکی افزایش یافته است. و این به طور کلی به عنوان یک چیز خوب در نظر گرفته می‌شود، زیرا نشان دهنده یک حرکت تدریجی از خودروهای با سوخت فسیلی به نفع خودروهای الکتریکی کم آلاینده است. با این حال، حذف یک منبع انرژی و تغییر اتکا به منبع دیگر، نگران کننده است. در این مورد، ما در حال حرکت به سمت تکیه بر فلزات و مواد معدنی هستیم که انرژی سبز و فناوری مرتبط را تامین می کنند.
معادن لیتیوم بیشتری هر ساله در چندین مکان در سراسر جهان در حال توسعه هستند. از آنجایی که به اصطلاح مثلث لیتیوم، شامل عملیات استخراج معادن در سراسر آرژانتین، شیلی و بولیوی، به رشد خود ادامه می دهد و بیشتر لیتیوم جهان را تامین می کند، پروژه‌های جدیدی نیز در مکان های غیرمنتظره در حال توسعه هستند. اما تمام این فعالیت‌های معدنی جدید، محیط‌بانان را در مورد تأثیر بالقوه آن بر محیط‌زیست نگران کرده است. در حالی که نشان دهنده یک حرکت مثبت از حفاری برای سوخت های فسیلی و سوزاندن نفت، گاز و زغال سنگ کربن سنگین است، ولی احتمالاً این رویکرد نیز تأثیر زیادی بر محیط زیست و اکوسیستم مناطق معدنی خواهد داشت.

همانطور که کارشناسان انرژی سعی می کنند قبل از تخریب بیشتر محیط زیست یا اتکای بیش از حد به یک منبع طبیعی دیگر نوآوری کنند، باتری های زیستی توجه بیشتری را به خود جلب می کنند. این باتری‌ها از مولکول‌های بیولوژیکی برای شکستن سایر مولکول‌ها استفاده می‌کنند، در این فرآیند الکترون‌ها آزاد می‌شوند و اجازه می‌دهند انرژی در باتری‌های ساخته شده از ترکیبات آلی ذخیره شود. این می تواند سطوح بیشتری از انرژی را در یک فضای کوچک نسبت به باتری های الکتریکی سنتی ذخیره کند. همچنین می‌تواند به کاهش سطح فلزات سمی مورد استفاده در باتری ها کمک کند.

به گزارش آرا نیرو یک ایده استفاده از مواد شیمیایی موجود در پوسته خرچنگ برای تولید باتری است. کیتین موجود در پوسته‌ها و همچنین قارچ‌ها و حشرات، اغلب به عنوان زباله‌های غذایی در خانه‌ها و رستوران‌ها دور ریخته می‌شود. با این حال، ممکن است کلید توسعه باتری پاک‌تر، کاهش وابستگی به لیتیوم و سایر فلزات استخراج شده باشد. مرکز نوآوری مواد دانشگاه مریلند اخیراً مقاله‌ای را برای استفاده بالقوه از این پوسته‌ها در باتری‌ها منتشر کرده است، با مدیر این مرکز، لیانگ‌بینگ هو، که می‌گوید: “ما فکر می‌کنیم که هم زیست تخریب‌پذیری مواد یا اثرات زیست‌محیطی و هم عملکرد باتری ها برای یک محصول مهم هستند که پتانسیل تجاری شدن را دارد.”

برای امکان پذیر ساختن این نوآوری، کیتین باید فرآوری شود و محلول آبی اسید استیک به آن اضافه شود تا یک غشای ژله‌ای محکم برای استفاده به عنوان الکترولیت در باتری ایجاد شود. این به یون ها کمک می کند تا در داخل باتری ها حرکت کنند و انرژی را ذخیره کنند. الکترولیت کیتوزان را می توان با روی طبیعی (zinc) ترکیب کرد تا باتری های تجدیدپذیر را ایمن تر و ارزان تر کند. علاوه بر این، باتری ها قابل اشتعال نیستند و کیتوزان می تواند در حدود پنج ماه در خاک تجزیه شود و فقط روی تجدیدپذیر باقی بماند.

مریلند تنها دانشگاهی نیست که به دنبال توسعه باتری‌های زیستی است، دانشگاه LUT در فنلاند نیز در حال انجام تحقیقات در مورد این فناوری است. در سال 2023، LUT قصد دارد در توسعه یک آزمایشگاه مواد باتری برای توسعه سلول های باتری سرمایه گذاری کند. پرتی کاورانن، استاد ذخیره انرژی در دانشگاه LUT، توضیح می‌دهد: «در کنار باتری‌های لیتیومی، ما باید راه‌حل‌های جایگزین مبتنی بر مواد خام رایج‌تر و احتمالاً حتی مبتنی بر زیستی را توسعه دهیم.»

اما در حالی که امیدهای زیادی به آینده باتری های زیستی وجود دارد، در حال حاضر، این فناوری محدود است. با وضعیت فعلی باتری‌های زیستی، تلفن‌های هوشمند به هزاران عدد از آن‌ها نیاز دارند تا به طور موثر برق مصرف کنند. با این حال، با افزایش سرعت تحقیق و توسعه در انواع جدید باتری‌های زیستی و ترکیب باکتری‌های مختلف برای کمک به بهبود عملکرد باتری، خوش‌بینی در مورد توسعه باتری‌های زیستی موثر در دهه آینده وجود دارد.

با افزایش نگرانی‌ها در مورد نیاز به افزایش فعالیت‌های معدنی در سراسر جهان برای استخراج فلزات و مواد معدنی برای استفاده در صنعت انرژی‌های تجدیدپذیر – یک بار دیگر با تکیه بر منابع طبیعی محدود – متخصصان و محققان محیط‌زیست برای توسعه فناوری‌های کم کربن و سازگار با محیط‌زیست رقابت می‌کنند. سرمایه‌گذاری بیشتر در تحقیق و توسعه در گزینه‌های جدید انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری مرتبط می‌تواند به ما کمک کند تا از یک فاجعه بالقوه زیست‌محیطی اجتناب کنیم، همانطور که در گذشته با توسعه صنعت سوخت‌های فسیلی و اتکای بیش از حد به نفت، گاز و زغال‌سنگ دیده شد و باتری‌های زیستی می‌توانند گزینه پایداری را که برای تأمین انرژی آینده دستگاه‌های الکتریکی و حمل‌ونقل به آن نیاز داریم، ارائه دهند.

نويسنده: Felicity Bradstock 

/0 دیدگاه ها/توسط

جزایر غول پیکر انرژی هیدروژنی سبز برای میزبانی 100 گیگاوات باد فراساحلی

جزایر غول پیکر انرژی هیدروژنی سبز برای میزبانی 100 گیگاوات باد فراساحلی

 

به گزارش آرا نیرو انتظار می رود صنعت بادی فراساحلی یا نیروگاه بادی با احداث توربین ها در آب‌های اقیانوسی در طی 25 سال آینده و تا سال 2050 به 500 گیگاوات برسد. در مورد اینکه این همه گیگاوات به کجا خواهند رفت، این یک سوال باز است. تاسیسات و خطوط انتقال جدید خشکی باید تمام آن نیرو را جذب کنند و آن را در جایی به کسی بسپارند، و این به معنای یک نبرد کاملا جدید بر سر استفاده از زمین است. یا نه، بر حسب مورد یک سرمایه گذاری جدید با یک پیشنهاد بلندپروازانه برای باز کردن مسیر رو به جلو با شبکه ای از 10 کارخانه هیدروژن سبز فراساحلی پدیدار شده است.

 

نامه عاشقانه هیدروژن سبز از CIP به صنعت جهانی باد فراساحلی

سرمایه گذاری مورد بحث، یک تجارت جدید به نام جزایر انرژی کپنهاگ است. سرمایه‌گذار اصلی Copenhagen Infrastructure Partners است. آنها سابقه حضور در جایی را دارند که هیچ توسعه‌دهنده انرژی‌های تجدیدپذیر قبلاً آنجا نرفته است، یکی از نمونه‌های اخیر اولین مزرعه بادی فراساحلی استونی است که در دریای بالتیک واقع شده است.

و اما CIP پیش بینی می کند که پروژه استونیایی 1 تا 1.5 گیگاوات وزن داشته باشد. این برای اولین مزرعه بادی فراساحلی بسیار چشمگیر است، به ویژه با توجه به اینکه بسیاری از پروژه های بادی فراساحلی هنوز خود را بر حسب مگاوات اندازه گیری می کنند. با این حال، این هنوز یک سیب زمینی کوچک در مقایسه با موجودی یک فروشگاه است.

سرمایه‌گذاری جدید جزایر انرژی کپنهاگ، CIP را با سرمایه‌گذارانی از اروپا و آمریکای شمالی با هدف ساخت 10 قطب انرژی تجدیدپذیر فراساحلی، هر یک با ظرفیت حدود 10 گیگاوات برای مجموع 100 گیگاوات، پیوند می‌دهد.

 

این مکان‌ها هنوز مشخص نشده‌اند، اما شرکا در حال حاضر به مکان‌هایی در دریای شمال و دریای بالتیک که به سرعت در حال توسعه برای انرژی بادی هستند، چشم دوخته‌اند. سایت های جنوب شرق آسیا نیز در این بازی هستند.

چرا یک جزیره؟

همانطور که جزایر انرژی کپنهاگ توضیح می دهد، نیروی محرکه این سرمایه گذاری توسعه و رفتن به سمت مقیاس بزرگتر است.

آنها انتظار دارند که مزارع بادی چند گیگاواتی فراساحلی در ده سال آینده اجرایی باشند و صنعت بادی به سیستم های کارآمدتری برای انتقال این انرژی از اقیانوس به ساحل نیاز خواهد داشت.

 

همچنين CEI توضیح می دهد: “اقتصادهای بزرگ برنامه هایی برای استقرار بیش از 500 گیگاوات ظرفیت تولید انرژی بادی دریایی تا سال 2050 دارند.” دستیابی به این هدف مستلزم استقرار بیش از 10 برابری توربین های باد فراساحلی نصب شده در 35 سال گذشته است.

 

صنعت بادی فراساحلی مطمئناً نشان داده است که می‌تواند افزایش یابد، اما کاری که نمی‌تواند انجام دهد این است که گلوگاه انتقال برق را برطرف کند. اینجاست که مفهوم جزایر انرژی مطرح می شود.

 

به گزارش آرا نیرو CEI توضیح می دهد: «امروزه، دغدغه کمتری در مورد ساخت مزرعه بادی فراساحلی وجود دارد، بیشترین دغدغه چگونگی ادغام و اتصال انرژی بادی دریایی تولید شده در مقیاس بزرگ به سیستم‌های برق جهانی است.»

و، اینجاست که هیدروژن سبز وارد می شود. هیدروژن سبز که به عنوان انرژی به گاز (Power-to-gas ) نیز شناخته می‌شود، گاز فسیلی را از زنجیره تأمين هیدروژن خارج می کند. هیدروژن سبز از آب توسط الکترولیز تولید می شود. ایده این است که از نیروی باد (یا هر منبع تجدید پذیر دیگری مثل نیروگاه خورشیدی) برای راه اندازی تجهیزات الکترولیز استفاده شود، در نتیجه گازی پرکاربرد و بدون آلودگی فسیلی برای سوخت، سیستم های غذایی، داروسازی، متالورژی، پالایش و سایر فرآیندهای صنعتی در اقتصاد جهانی فراهم می شود.

برق به گاز یک حوزه نسبتا جدید است اما به سرعت در حال رشد است. در سال 2020، اتصال بادی فراساحلی شروع به شکل‌گیری کرد و سهامداران انرژی نیز شروع به کشف ایده مکان‌یابی تأسیسات هیدروژن سبز در مزارع بادی فراساحلی کردند.

در مورد چرایی، از یک نظر نسبتاً ساده است. مزارع بادی معمولاً در شب زمانی که تقاضا کم است بیش از حد تولید می‌کنند و اپراتورهای شبکه را زحمت می‌دهد. اگر یک کاربر صنعتی، شب‌ها برای به کار گرفتن آن کیلووات‌های تمیز کار کند، مشکل کاهش تقاضا را حل می‌کند و هیدروژن سبز برای این کار مناسب است. تولیدکننده هیدروژن سبز نیز از نرخ پایین برق در خارج از پیک بهره می برد.

بیشتر از جزایر انرژی، هیدروژن سبز می تواند به عنوان یک حامل انرژی عمل کند که انرژی باد فراساحلی را با طیف وسیع تری از فرصت ها برای ارتباط با بازارهای انرژی محلی و جهانی فراهم می‌کند. برخلاف برق شبکه که برای انتقال نیاز به کابل دارد، هیدروژن را می توان از مزارع بادی دور از ساحل با خط لوله یا کشتی به ساحل منتقل کرد.

هیدروژن سبز همچنین می‌تواند به عنوان یک ذخیره‌ساز برای تولید برق از منابع تجدیدپذیر در صورت نیاز، در توربین گاز یا پیل سوختی، در صورت لزوم عمل کند.

نه، واقعاً چرا یک جزیره؟

البته، تأسیسات هیدروژن سبز را می توان در خشکی قرار داد، اما CEI دلیل خوبی برای ساخت آنها در فراساحل است. یافتن مکان‌های مناسب در خشکی به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود و پس از آن دوباره آن مسئله آزاردهنده انتقال انرژی وجود دارد.

همانطور که این شرکت آنها را توصیف می کند، مزایای پارک کردن تاسیسات هیدروژن سبز در مزارع بادی فراساحلی سبب “کاهش قابل توجه هزینه های انتقال نیرو” می‌شود، تولید هیدروژن سبز دریایی در مقیاس بزرگ و هم افزایی مرتبط بین تولید نیرو و هیدروژن است.

 

به گزارش آرا نیرو CEI تخمین می زند که استفاده از خط لوله هیدروژن برای انتقال انرژی از مزارع بادی به ساحل 80 درصد کمتر از هزینه کابل جریان مستقیم ولتاژ بالا است. چقدر ارزون!

آنها همچنین پیش‌بینی می‌کنند که استقرار فناوری‌های اثبات‌شده در مقیاس بزرگ به کاهش هزینه‌ها برای جزایر انرژی آنها کمک می‌کند، همراه با تکیه بر زنجیره‌های تأمین محلی که از قبل برای پروژه‌های زیرساختی فراساحلی راه‌اندازی شده‌اند.

 

البته CEI توضیح می‌دهد: «جزایر انرژی، فناوری‌های موجود و اثبات‌شده را به روشی جدید و نوآورانه و در مقیاس بسیار بزرگ‌تر ترکیب می‌کنند، که امکان ساخت مقرون‌به‌صرفه و یکپارچه‌سازی باد فراساحلی را فراهم می‌کند.

 

به هر حال، برق به گاز فقط یک شروع است. آخرین مورد Power-to-X است که به سوخت های الکتریکی، آمونیاک و سایر محصولاتی که می توانند با هیدروژن سبز ساخته شوند اشاره دارد.

در مورد آب چطور؟

در مورد اینکه چگونه یک سیستم الکترولیز می تواند روی آب دریا کار کند، این یک سوال خوب است. الکترولیزهای معمولی غشاهای ظریفی را مستقر می‌کنند که می توانند به سرعت توسط ناخالصی های موجود در آب آلوده شوند.

 

از آنجایی که CEI قصد دارد از فناوری های اثبات شده استفاده کند، محتمل ترین راه حل تجهیز جزایر انرژی به سیستم های نمک زدایی است. اگر گران به نظر میرسد، البته که گران است، اما کار برای کاهش هزینه سیستم‌های پیش تصفیه آب در حال انجام است.

 

راه دیگر بهبود خود الکترولیزها است. این بیشتر یک راه حل بلند مدت است، اما در حال وقوع است.

 

به گزارش آرا نیرو بازار جهانی هیدروژن سبز، هنوز پیچیده است. در اوایل این ماه، یک تیم تحقیقاتی از گروه اقتصاد صنعتی و مدیریت فناوری در دانشگاه علم و صنعت نروژ، مطالعه‌ای را درباره فعالیت هیدروژن سبز و بادهای فراساحلی در دریای شمال طی 35 سال آینده منتشر کرد.

 

تمرکز ویژه آنها بر توسعه هاب های انتقال فراساحلی بود، با تولید هیدروژن سبز در ساحل، نه در فراساحل که استفاده اولیه برای تولید برق در خشکی خواهد بود.

 

 این می تواند به دلیل هزینه نسبتاً بالای هیدروژن سبز در مقایسه با گاز فسیلی، مشکلاتی را ایجاد کند.  با این وجود، محققان پیش بینی می کنند که استقرار انعطاف‌پذیر هیدروژن می تواند به کاهش تأثیر کلی بر هزینه ها کمک کند.

اگر محاسبات کاهش هزینه CEI محقق شود، مفهوم جزایر انرژی برای تولید هیدروژن در دریا نیز می تواند به اثر کاهش دهنده کمک کند.

 

کمک دیگر می تواند از روند چند منظوره مزرعه بادی فراساحلی باشد، که موضوع داغ گفتگو در کنفرانس انرژی اقیانوس 2023 در لاهه بود، با آرایه های خورشیدی شناور و دستگاه های انرژی موجی که به طور بالقوه در بازی هستند.

 

منبع: CleanTech

 

/0 دیدگاه ها/توسط

خطرات و فرصت های پمپ های آب خورشیدی

آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق پمپ های خورشیدی:

خطرات و فرصت ها

 

انرژی خورشیدی این امکان را فراهم کرده است که در مناطق خشک و خارج از شبکه برق سراسری، با حفر چاه های عمیق بتوان آب برداشت کرد.

آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق پمپ های خورشیدی به طور تصاعدی در کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​(LMIC) در حال گسترش است و فرصت ها و خطراتی را ایجاد می کند. در جنوب آسیا، بیش از 500,000 پمپ کوچک مستقل از شبکه قبلاً نصب شده است.

 

photo 2024 01 23 07 39 49 - خطرات و فرصت های پمپ های آب خورشیدی

A canal in India with diesel-powered pumps. © Hamish John Appleby / IWMI via Flickr

 

در جنوب صحرای آفریقا، پمپ های آبی خورشیدی برای گسترش تولید مواد غذایی و کاهش فقر در حال افزایش هستند. خوش‌بینی در مورد آبیاری با انرژی خورشیدی وجود دارد که به LMICها کمک می‌کند تا به تعهدات خود در کاهش تغییرات آب و هوایی عمل کنند، اما بینش‌های علوم رفتاری و شواهد اولیه نشان می‌دهند که محاسبه چنین کاهش‌هایی پیچیده است و احتمالاً کمتر از حد تصور است. پمپاژ آب زیرزمینی احتمالا افزایش می یابد. حرکت حساب شده استفاده از زمین، آب و انرژی در چارچوب های ارزیابی یکپارچه، می تواند به خطرات ناخواسته برای منابع زمین و آب را مدیریت کرده و از قفل شدن منابع جلوگیری کند. با ارزیابی هزینه‌ها و مزایای اجتماعی پمپاژ آب‌های زیرزمینی با انرژی خورشیدی، سیاست‌گذاران می‌توانند در مواردی پیش‌روی کنند که آبیاری، تولید مواد غذایی را گسترش می‌دهد و فقر را کاهش می‌دهد، اما پیامدهای ناخواسته یا نامشخصی برای کاهش آب‌های زیرزمینی و انتشار کربن دارد.

 

این گزارش یک نمای کلی از سیاست ها، مقررات و مشوق‌هایی برای استفاده پایدار از فناوری‌های آبیاری با انرژی خورشیدی است.

تکنولوژی (SPIS) یک راه حل انرژی با تکنولوژی ارزان و بادوام برای کشاورزی آبی است که منبع قابل اعتماد انرژی را در مناطق دوردست فراهم می کند، کمک به برق رسانی روستایی، کاهش هزینه های انرژی برای آبیاری و امکان کشاورزی کم انتشار

 

ترویج استفاده ناپایدار از آب با هزینه کمتر انرژی ممکن است منجر به برداشت بیش از حد از آب های زیرزمینی شود.

 

 تیم Soumya Balasubramanya و همکارانش در یک انجمن سیاسی استدلال می کنند که کاهش انتشار کربن حاصل از انتقال سریع به آبیاری با آب های زیرزمینی از طریق انرژی خورشیدی توسط کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​(LMIC) ممکن است انتظارات را برآورده نکند. علاوه بر این، این انتقال می تواند منجر به افزایش استخراج آب های زیرزمینی شود. کاهش هزینه‌های فناوری‌های خورشیدی و تعهدات فزاینده دولت به انرژی پاک باعث رونق استفاده از آبیاری آب‌های زیرزمینی با انرژی خورشیدی در LMIC می‌شود. این منجر به نصب بیش از 500,000 پمپ خورشیدی در سراسر آسیای جنوبی و تعداد تخمینی مشابهی در سراسر جنوب صحرای آفریقا در دهه گذشته شده است. با توجه به این گسترش سریع، اراده‌ای برای گنجاندن کاهش انتشار ناشی از استفاده از پمپ خورشیدی در برنامه های اعتبار کربن وجود دارد. با این حال، طبق گفته Balasubramanya و همکاران، مزایای انتقال به آبیاری با انرژی خورشیدی، از جمله کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط، برای ارزیابی پیچیده است و می‌تواند با خطراتی همراه باشد. اگرچه جایگزینی کامل پمپ های برقی یا دیزلی با پمپ های خورشیدی باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود، اما تضمینی نیست. کشاورزان ممکن است به استفاده از پمپ های قبلی خود ادامه دهند، به ویژه اگر نیازهای آبیاری برآورده نشده داشته باشند، و تغییر کاربری زمین کشاورزی می تواند مصرف انرژی خالص را به طرق مختلف تحت تاثیر قرار دهد. علاوه بر این، حتی اگر آبیاری با انرژی خورشیدی منجر به انتشار خالص صفر شود، افزایش پذیرش می‌تواند برداشت آب‌های زیرزمینی در LMICها را تسریع کند و کاهش آب زیرزمینی را تشدید کند و حیات بسیاری از سفره‌های زیرزمینی را که در حال حاضر در معرض خطر خشک شدن هستند، تهدید کند. بالاسوبرامانیا و همکاران استدلال می کنند که درک بین رشته ای از تغییرات آب، انرژی و کاربری زمین برای توسعه یک چارچوب سیاستی که قادر به مدیریت خطرات و فرصت های بالقوه آبیاری خورشیدی باشد، مورد نیاز است.

کشاورزی آبی در حال تبدیل شدن به دغدغه فزاینده برای امنیت غذایی و البته گرمایش جهانی به دلیل تغییرات آب و هوایی است. آبیاری در حال حاضر حدود 40 درصد از تولید جهانی غذا را در 20 درصد از کل زمین های قابل کشت پشتیبانی می کند. این به حفظ تولیدات کشاورزی علیرغم افزایش تغییرات آب و هوایی از جمله خشکسالی کمک می کند.

در دهه‌های اخیر تغییرات چشمگیری در بخش آبیاری رخ داده است: از دهه 1960 تا 1990، سیستم‌های سطحی در مقیاس بزرگ که توسط سدها و کانال‌ها پشتیبانی می‌شدند غالب بودند. متعاقباً، یک چرخش رادیکال رخ داد. امروزه رشد در بخش آبیاری اساساً مبتنی بر سیستم‌های کوچک‌تر تغذیه‌شده از آب‌های زیرزمینی است که مستقیماً توسط کشاورزان تأمین مالی می‌شود. این سیستم ها توسط پمپ های دستی، دیزلی یا الکتریکی کار می کنند.

 

در حال حاضر حدود 35 تا 40 درصد از کل کشاورزی آبی جهان از آب های زیرزمینی تغذیه می شود. به دلیل انرژی مورد استفاده، این امر به میزان قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) کمک می کند. به عنوان مثال، در هند، آبیاری آب های زیرزمینی مسئول حدود 8 تا 11 درصد از کل انتشار است.

 

photo 2024 01 23 07 39 55 - خطرات و فرصت های پمپ های آب خورشیدی

Indian farmer Gurinder Singh invested in solar power for his 32 acres of land in 2014. © Prashanth Vishwanathan / IWMI

 

پمپ‌های برقی که عموماً کارآمدتر و هزینه کمتری دارند، در کشورهای با درآمد کم و متوسط ​​که دسترسی به برق در مناطق روستایی غیرقابل اعتماد است، نادر هستند. به عنوان مثال، حدود 600 میلیون نفر در جنوب صحرای آفریقا همچنان بدون برق زندگی می‌کنند. در حالی که برق رسانی در مناطق روستایی جنوب آسیا که اغلب هنوز برق وجود ندارد به طور رسمی 98 درصد است. بسیاری از خانواده های فقیر قادر به پرداخت هزینه اتصال به شبکه نیستند.

 

 

 

عدم دسترسی به برق یا سایر منابع انرژی تجدیدپذیر تأثیر منفی بر توسعه زیرساخت های آبیاری، مراکز فرآوری کشاورزی و تأسیسات خنک کننده دارد. در نتیجه، محصولات غنی از مواد مغذی مانند میوه و سبزیجات، و همچنین مواد غذایی با منشاء حیوانی مانند شیر و تخم مرغ، کمتر در بازارها و خانوارها در دسترس هستند. در عین حال، هزینه بالای و نوسان سوخت دیزل به دلیل بحران های مکرر قیمت، استفاده از پمپ های دیزل توسط کشاورزان فقیرتر را محدود می کند.

 

پمپ های خورشیدی به عنوان یک راه حل؟

یکی از راه حل های ممکن برای این معضل پمپ های آبیاری با انرژی خورشیدی هستند. در دهه گذشته، هزینه پنل های خورشیدی به طور چشمگیری کاهش یافته است و به کشاورزان ثروتمند اجازه می دهد تا پمپ های آبیاری خورشیدی خود را خریداری کنند. سیستم‌های آبیاری خورشیدی از استفاده از سوخت کثیف اجتناب می‌کنند و دسترسی به مناطق دورافتاده روستایی را که نه برق و نه گازوئیل در دسترس هستند، بهبود می‌بخشند.

 

با توجه به اینکه هزینه های سرمایه گذاری برای پمپ های آبیاری با انرژی خورشیدی بسیار بیشتر از پمپ های گازوئیلی یا برقی است، این هزینه ها هنوز گسترده نیافته است. پنل های خورشیدی برای پمپاژ آب برای یک هکتار از عمق 15 تا 20 متری به راحتی می توانند 15,000 دلار آمریکا هزینه داشته باشند. حتی در هند که چندین برنامه یارانه ای برای پمپ های خورشیدی دارد – که تا 90 درصد هزینه پمپ ها را پوشش می دهد – تنها 0.5 میلیون از مجموع حدود 30 میلیون پمپ مورد استفاده در آبیاری با پمپ های خورشیدی جایگزین شده است. علاوه بر این، به دلیل یارانه‌های بالاتر برای پمپ‌های بزرگ‌تر، کشاورزان اغلب فقط می‌توانند سیستم‌های بزرگی را خریداری کنند که آب بیشتری نسبت به مقدار مورد نیاز برای حداکثر آبیاری پمپاژ می‌کنند.

 

از سوی دیگر، کشاورزان در جنوب آفریقا اغلب سیستم‌های سایز کوچک را خریداری می‌کنند، زیرا آنها به سادگی قادر به خرید پنل‌های خورشیدی بزرگ‌تر نیستند.

 

استفاده از آب های زیرزمینی در حال افزایش است – و میزان آب در حال کاهش است. با این حال، افزایش وابستگی به آب های زیرزمینی برای کشاورزی آبی منجر به کاهش سطح آب های زیرزمینی شده است.  در بیشتر کشورها، منابع آب زیرزمینی با برداشت بیش از حد آب از لایه‌های آبدار فرصت اینکه سفره های زیرزمینی دوباره تامین شوند، را از بین برده اند.

 

 علاوه بر این، با توجه به هزینه های بالای سرمایه گذاری در مقایسه با دسترسی به آبیاری سطحی، افزایش آبیاری آب های زیرزمینی نابرابری های اجتماعی را تقویت می کند.

 

 کشاورزان ثروتمندتر به احتمال زیاد قادر به خرید پمپ های موتوری هستند و هنگامی که سطح آب های زیرزمینی کاهش می یابد، چاه های عمیق تری حفر می‌کنند، که در برخی مواقع حتی می تواند مانع دسترسی به آب آشامیدنی شود. چالش‌های کاهش و تخریب آب‌های زیرزمینی توسط پمپ‌های خورشیدی تشدید می‌شود: بدون هزینه‌های مکرر (دیزل)، کشاورزان می‌توانند به اندازه‌ای که نیاز دارند، آب زیرزمینی را پمپاژ کنند و این امر کاهش آب زیرزمینی را تسریع می‌کند.

 

 در عین حال، برای کاهش خطر سقوط سطح آب، کشاورزان باید علاوه بر پمپ خورشیدی، یک سیستم آبیاری قطره ای نیز نصب کنند.

از بحث و گفتگو با کشاورزان در ماه مه 2023 در طی کارگاه آموزشی در مورد آبیاری خورشیدی در دانشگاه خواجه فرید پاکستان، که توسط NEXUS Gains Initiative ثبت شد، به سرعت مشخص شد که سیستم یارانه ای، که با هزینه ها و مالیات های اضافی مختلف همراه است، برای کشاورزان گران تر از  یک پمپ خورشیدی در بازار آزاد میباشد. سه چهارم شرکت کنندگان احساس کردند که فقط کشاورزان در مقیاس بزرگ از برنامه یارانه دولتی بهره می برند. علاوه بر این، آبیاری قطره ای فقط برای مدت کوتاهی مناسب است و هزینه های نگهداری آن بالاست.

 با این حال، این برنامه از طرف پرورش دهندگان میوه و سبزیجات که قبلاً به آبیاری دسترسی نداشتند، و همچنین کشاورزانی با خاک های شنی حمایت شد. اما حتی بدون یارانه، کشاورزان در پنجاب پاکستان به طور فزاینده ای در سیستم های پمپاژ خورشیدی سرمایه گذاری می کنند. بر اساس نظرسنجی موسسه بین المللی مدیریت آب از 300 کشاورز که چنین سیستم هایی را خریداری کرده اند، دلیل اصلی را افزایش هزینه انرژی و سایر هزینه های تولید کشاورزی مطرح نموده‌اند. این بررسی در ارتباط با پروژه آبیاری خورشیدی برای مقاومت کشاورزی با حمایت آژانس توسعه و همکاری سوئیس انجام شد.

 

 

 

شرکت کنندگان در کارگاه به تعدادی از عوامل اشاره کردند که تاثیر منفی بر خرید پمپ های خورشیدی دارند. اینها شامل پنل های خورشیدی ضعیف و تجهیزات مرتبط، استاندارد نبودن پمپ ها و هزینه اولیه بالای پمپ های خورشیدی است. علاوه بر این، بانک‌ها و سایر مؤسسات مالی برای خرید پمپ‌های خورشیدی تسهیلات مالی ارائه نمی‌دهند، درحالیکه عمدتاً برای کودها و بذرهای ارزان‌قیمت وام می‌دهند.

 

شرکت کنندگان همچنین از خطری که سطح آب را تهدید می کرد آگاه بودند. بیش از 80 درصد گفتند که سطح آب های زیرزمینی در دهه گذشته کاهش یافته است و 72 درصد معتقد بودند که پمپ های خورشیدی (در مقایسه با پمپ های دیزل) سطح آب های زیرزمینی را بیشتر کاهش می دهد.

 

چگونه می توان انرژی خورشیدی را بهتر در آبیاری جای داد؟

برای پیشرفت انرژی های تجدیدپذیر، باید راه حل‌هایی یافت که به طور همزمان اهداف اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی را برآورده کنند. برنامه CGIAR NEXUS Gains بر روی دسترسی به فناوری های انرژی تجدیدپذیر برای کشاورزان فقیرتر در جنوب آسیا و جنوب صحرای آفریقا تمرکز دارد.

 

برای این منظور، به چندین موضوع می پردازیم:

 

در مرحله اول، ارائه اطلاعات بهتر در مورد منابع برداشت آب با انرژی تجدیدپذیر (پمپ های آب خورشیدی) و همچنین جمع آوری داده ها در مورد بهینه سازی اندازه سیستم های انرژی تجدیدپذیر روستایی مهم است. سیستم های با اندازه نامناسب یا هزینه زیادی دارند یا انرژی بسیار کمی تولید می کنند. ابعاد می تواند با استانداردسازی تجهیزات انرژی های تجدیدپذیر همراه باشد.

 

گام دوم تقویت محیط سیاسی و مالی برای سیستم‌های انرژی های تجدیدپذیر است. مدل های تجاری و مالی باید ایجاد شود که برای کشاورزان فقیر جذاب باشد. این شامل ارائه اطلاعات جامع به کشاورزان و به ویژه کشاورزان زن در مورد گزینه های تامین مالی موجود و دسترسی به منابع مالی برای سیستم های انرژی تجدیدپذیر می شود.

 

سوم، افزایش سرمایه گذاری در سیستم های انرژی تجدیدپذیر روستایی که از استفاده مولد حمایت می‌کنند، ضروری خواهد بود. این اجازه می دهد تا هزینه سیستم ها حتی بدون برنامه های یارانه ای که فقط به کشاورزان ثروتمند می رسد بازیابی شود.

 

علاوه بر این، نهادهای محلی برای مدیریت بهتر آب‌های زیرزمینی نیاز به حمایت دارند تا جوامع روستایی بتوانند خودشان آب های زیرزمینی خود را مدیریت کنند.

 

مؤسسه IFPRI و NEXUS Gains نیز با پروژه ای در هند که توسط دولت آلمان و دیگران حمایت می شود، روی این موضوع دشوار کار می کنند. هدف آن بهبود دانش محلی و درک سیستم های آب زیرزمینی و حمایت از مدیریت جمعی منابع آب زیرزمینی است.

 

به عنوان یک گام نهایی و فراگیر، دولت ها و سایر سرمایه گذاران باید بر اقدام در انزوا غلبه کنند. مداخلات در بخش های انرژی، آب و غذا نباید به صورت مجزا و جدا از یکدیگر دیده شوند. باید اطمینان حاصل شود که سرمایه گذاری در انرژی های تجدیدپذیر هم تامین آب و انرژی و هم امنیت غذایی را (به طور همزمان) بدون آسیب رساندن به محیط زیست بهبود می بخشد. تنها در این صورت است که می توان به مزایای آبیاری با انرژی های تجدیدپذیر به طور کامل و پایدار پی برد.

 

نویسنده: مهدی پارساوند

 

منابع:

https://doi.org/10.1126/science.adi9497?utm_source=miragenews&utm_medium=miragenews&utm_campaign=news

 

Xie, H., C. Ringler and A. Mondal. 2021. Solar or Diesel: A Comparison of Costs for Groundwater-Fed Irrigation in Sub-Saharan Africa Under Two Energy Solutions. Earth’s Future 9(4): e2020EF001611

 

/0 دیدگاه ها/توسط

یک باتری دائمی به اندازه یک سکه

یک باتری دائمی به اندازه یک سکه

یک استارت‌آپ می‌گوید باتری هسته‌ای آن به‌اندازه سکه می‌تواند پهپادها را «به‌طور مستمر» به پرواز درآورد.

این با مهار انرژی از شکافت هسته ای کار می کند.

تصور کنید دیگر هرگز مجبور نباشید باتری دستگاه را عوض کنید یا در واقع باتری که می تواند بیشتر از شما عمر کند.

به گزارش آرا نیرو این همان چیزی است که Betavolt، یک شرکت فناور چینی، ادعا می‌کند باتری هسته‌ای مینیاتوری تازه رونمایی شده خود، می‌تواند تا 50 سال به کار خود ادامه دهد.

 این شرکت مستقر در پکن مدعی است که وارد “مرحله آزمایشی” باتری شده است که کوچکتر از یک سکه است و به زودی آن را به تولید انبوه خواهد رساند.

 این شرکت پیش‌بینی می‌کند که باتری در صنایع مختلف از هوافضا گرفته تا روباتیک و تلفن‌های هوشمند استفاده شود.

 این شرکت ادعا می‌کند: «اگر سیاست‌ها اجازه دهند، باتری‌های انرژی اتمی می‌توانند به تلفن همراه اجازه دهند هرگز شارژ نشود و پهپادهایی که فقط ۱۵ دقیقه پرواز کنند می‌توانند به طور مداوم پرواز کنند».

Source httpsslguardian.org - یک باتری دائمی به اندازه یک سکه

Source httpsslguardian.org

 ادعاهای این شرکت کاملاً غیرقابل تصور نیست.  باتری‌های تجاری موجود که به طور مشابه کار می‌کنند، در حال حاضر عمری بیش از ۲۰ سال دارند.

 

آرا نیرو گزارش می‌دهد ابعاد این باتری 15×15×5 میلی‌متر است و از لایه‌های نازک مانند ایزوتوپ‌های هسته‌ای و نیمه‌هادی‌های الماسی ساخته شده است.  این یک نوع دستگاه بتاولتائیک است، به این معنی که با مهار انرژی آزاد شده از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو، _در این مورد، ایزوتوپ نیکل_، با برداشتن و تبدیل الکترون‌ها در حین تجزیه مواد، کار می‌کند.

 

شرکت Betavolt می گوید که این تشعشعات هیچ خطری برای بدن انسان ندارد و آن را در دستگاه های پزشکی مانند ضربان سازها قابل استفاده می کند.  ایزوتوپ نیکل به یک ایزوتوپ مس پایدار تبدیل می‌شود و به راحتی قابل بازیافت است.

 اما قبل از اینکه بیش از حد در مورد چشم انداز این منبع شگفت انگیز انرژی هیجان زده شوید، باید گفت ادعاهای باورنکردنی نیاز به شواهد خارق العاده‌ای دارند. به عنوان مثال، استارتاپ دیگری به نام NBD بیش از 1.2 میلیون دلار سرمایه گذاری برای باتری مشابهی جمع آوری کرد که گفته بود هزاران سال دوام خواهد آورد – اما این دستگاه هنوز محقق نشده است و کمیسیون بورس و اوراق بهادار ایالات متحده اکنون به دنبال این شرکت به عنوان متقلب است.

منبع: futurism

/0 دیدگاه ها/توسط

انقلاب در تولید باتری خودروهای الکتریکی

فناوری جدید برای انقلاب در تولید باتری خودروهای الکتریکی در چین: “یک نقطه عطف مهم”

این نوآوری از سازنده پیشرو باتری Northvolt می آید.

به گزارش آرا نیرو نوع جدیدی از باتری آماده است تا دنیای خودروهای الکتریکی را تکان دهد.

باتری‌های یون سدیم می‌توانند جایگزین ارزان‌تر و پایدارتری برای باتری‌های لیتیوم یونی باشند که در حال حاضر بیشتر باتری‌های خودروهای الکتریکی را تامین می‌کنند. بهتر از همه، مواد مورد نیاز برای ساخت باتری‌های یون سدیم در سراسر جهان فراوان است. این نوآوری می تواند سلطه چین را بر زنجیره تامین باتری که انقلاب خودروهای برقی بر آن متکی است، سست کند.

این نوآوری از سازنده پیشرو باتری Northvolt است که اخیراً اعلام کرده است در حال تولید باتری سدیم یونی در کبک است که می تواند با مواد شیمیایی معمولی رقابت کند.

به گزارش آرا نیرو این باتری ایمن‌تر، ارزان‌تر و پایدارتر از باتری‌های کبالت نیکل منگنز حاکم بر بازار است. بعلاوه، از مواد معدنی مانند لیتیوم و گرافیت که دسترس پذیری سخت و محدودی به دلیل موقعیت جغرافیایی دارند، استفاده نمی‌کند.

پیتر کارلسون، مدیرعامل و یکی از بنیان‌گذاران نورث ولت، گفت: جهان امید زیادی به یون سدیم بسته است و من بسیار خوشحالم که بگویم ما فناوری توسعه داده‌ایم که استقرار گسترده آن را برای تسریع انتقال انرژی ممکن می‌سازد. ( بیانیه مطبوعاتی 21 نوامبر. ) این یک نقطه عطف مهم برای پیشنهاد بازار Northvolt است، فناوری باتری مانند این برای رسیدن به اهداف پایداری جهانی، با مقرون‌به‌صرفه‌تر کردن، پایدار و قابل دسترس‌تر کردن برق‌رسانی در سراسر جهان، حیاتی است.»

photo 2024 01 16 11 20 09 - انقلاب در تولید باتری خودروهای الکتریکی

source : www.thecooldown.com

شرکت Northvolt قصد دارد این فناوری را تجاری سازی کند و ذخیره انرژی سبز مقرون به صرفه را به گوشه های بیشتری از جهان برساند.  این باتری ها می‌توانند برق پاک را تسریع کنند و آن را به خارج از چین منتقل کنند.

به گزارش آرا نیرو یون سدیم فاقد قابلیت به چالش کشیدن لیتیوم یون در خودروهای الکتریکی دوربرد است، Northvolt همچنین در حال توسعه باتری‌های لیتیوم فلزی برای خودروهای با کارایی بالا است.

شایعات حاکی از آن است که خودروساز چینی BYD به زودی باتری های سدیم یونی را نیز به خط تولید خود اضافه خواهد کرد. چراکه برای سفرهای شهری کوتاه برد، استفاده از باتری مقرون به صرفه کاملاً منطقی است. و با ادامه نوآوری، قابلیت های یون سدیم مطمئناً افزایش می یابد.

این فناوری بین ماشین آلات Northvolt و تولیدات BYD، جا باز خواهد کرد. ذخیره‌سازی انرژی مقرون‌به‌صرفه و در دسترس می‌تواند رانندگان بیشتری را تشویق کند تا به سمت خودروهای برقی روی بیاورند و انتقال جهانی از خودروهای فسیلی بنزینی یا گازسوز به خودروهای الکتریکی پاک و مقرون‌به‌صرفه را تسریع بخشد.

کارلسون در پایان گفت: «پتانسیل یون سدیم در این بازار به تنهایی تأثیر فوق‌العاده‌ای در حرکت به سمت برق‌سازی جهانی خواهد داشت.

منبع: www.thecooldown.com

/0 دیدگاه ها/توسط