تم استخدام غطاء من ألياف زجاجية هلامية بنجاح في أول محطة طاقة لتخزين الكهرباء الصوديومية ذات سعة كبيرة في الصين

تم مؤخراً تشغيل أول محطة تخزين طاقة ببطاريات أيونات الصوديوم ذات سعة كبيرة في الصين، وهي محطة فولين لتخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم، في مدينة ناننينغ بمقاطعة غوانغشي. وتُعد هذه المحطة مشروعاً تجريبياً ضمن المرحلة الأولى من البرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير "تقنية تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم بسعة 100 ميغاواط/ساعة"، وتبلغ سعتها المركبة 2.5 ميغاواط/10 ميغاواط/ساعة.

استثمرت شركة شبكة قوانغشي للطاقة التابعة لشبكة الطاقة الجنوبية في إنشاء محطة توليد الطاقة، وتبلغ سعة هذه المرحلة 10 ميغاواط/ساعة. سيصل إجمالي سعة المشروع إلى 100 ميغاواط/ساعة، ما يُمكّن من توليد 73 مليون درجة من الكهرباء النظيفة سنويًا. يُساهم هذا المشروع في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 50 ألف طن، وتلبية احتياجات 35 ألف مستخدم سكني من الكهرباء.

بالمقارنة مع تخزين الطاقة باستخدام بطاريات الليثيوم أيون، تتميز بطاريات الصوديوم أيون، المشابهة لها، باحتياطيات المواد الخام، وسهولة استخراجها، وانخفاض تكلفتها، وأدائها الأفضل في درجات الحرارة المنخفضة، مما يمنحها مزايا واضحة في تخزين الطاقة على نطاق واسع. وصرح تشن مان، نائب الأمين العام للجنة الفنية الوطنية لتخزين الطاقة الكهربائية والخبير الفني الاستراتيجي في شبكة الطاقة الجنوبية، قائلاً: "في مرحلة التطوير الحالية، يمكن خفض تكلفة تخزين الطاقة باستخدام بطاريات الصوديوم أيون بنسبة تتراوح بين 20% و30%، شريطة التحسين الكامل لهيكل البطارية وعملية تصنيعها، ورفع معدل استخدام المواد وإطالة عمرها الافتراضي، ما قد يؤدي إلى خفض تكلفة الكهرباء إلى 0.2 يوان/كيلوواط ساعة. ويُعد هذا التوجه نحو تعزيز التطبيق الاقتصادي لهذا النوع الجديد من التخزين اتجاهًا تقنيًا هامًا".

على الرغم من أن عمل الصين في مجال البحث والتطوير والإنتاج والتوحيد القياسي والترويج للسوق وتطبيق منتجات بطاريات أيونات الصوديوم يسير على قدم وساق، إلا أنه لا يوجد سابقة دولية لتطبيق تكنولوجيا بطاريات أيونات الصوديوم على محطات تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة.

في نوفمبر 2022، أطلقت شركة شبكة قوانغشي للطاقة، بالتعاون مع شركة تخزين الطاقة التابعة لشبكة الجنوب، ومعهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وشركة تشونغكهاي لتكنولوجيا الصوديوم، ووحدات أخرى ضمن فريق المشروع، رسميًا مشروعًا فرعيًا ضمن البرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير بعنوان "تكامل تقنية نظام تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم بسعة 100 ميغاواط/ساعة وتطبيقها العملي". وأوضح غاو ليك، قائد المشروع ونائب مدير إدارة الابتكار في شركة شبكة جنوب الصين التابعة لشبكة قوانغشي، قائلاً: "نركز في أبحاثنا على إعداد أنظمة تخزين الطاقة عالية الأداء على نطاق واسع، وتكامل الأنظمة، وإجراءات السلامة والتحكم، وغيرها من التقنيات الرئيسية، وقد حصلنا على حقوق ملكية فكرية مستقلة لتقنية إعداد بطاريات أيونات الصوديوم وتكامل الأنظمة".

تُعدّ خلية البطارية عالية السعة الوحدة الأساسية لنظام تخزين الطاقة ببطاريات أيونات الصوديوم. بعد عام ونصف من البحث، طوّر فريق المشروع أول بطارية تخزين طاقة في العالم من أيونات الصوديوم بسعة 210 أمبير/ساعة، تتميز بعمر طويل ونطاق حراري واسع وأمان عالٍ. يقول هو يونغشنغ، الباحث في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم: "من حيث الأداء، تتميز بطارية أيونات الصوديوم التي طورناها بنطاق حراري واسع، وشحن سريع، وتعدد استخدامات جيد، ويمكن شحنها إلى 90% في 12 دقيقة فقط".

بصفتها الجهة التقنية الرئيسية المشاركة في المشروع، يمتلك معهد أبحاث تخزين الطاقة التابع لشركة ساوث غريد لتخزين الطاقة خبرة بحثية واسعة في مجال تكامل أنظمة تخزين الطاقة ببطاريات الليثيوم والوقاية والتحكم في السلامة، ويتولى البرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير بعنوان "تطبيق تكنولوجيا السلامة لدورة حياة نظام تخزين الطاقة ببطاريات الليثيوم أيون". وقال لي يونغ تشي، الخبير التقني في شركة ساوث غريد لتخزين الطاقة، متأثرًا: "على الرغم من تشابه مبادئ تفاعل بطاريات الصوديوم والليثيوم، فإن تطوير نظام تخزين طاقة متكامل يجمع بين خصائص شحن وتفريغ بطاريات الصوديوم يتطلب التغلب على العديد من التحديات الجديدة".

 كمثال على تكامل الأنظمة، اعتمد فريق المشروع بشكل مبتكر بنية تخزين طاقة موزعة تعتمد على الجهد العالي لبطاريات أيونات الصوديوم، حيث يضم النظام بأكمله 88 محولًا معياريًا، مما يحقق تطابقًا تامًا مع مجموعات البطاريات، بينما تتطلب البنية الموزعة التقليدية لأنظمة تخزين طاقة أيونات الليثيوم دمج أكثر من 40 محولًا فقط. والهدف المباشر من مضاعفة عدد المحولات هو زيادة سعة التخزين المتاحة وكفاءة تحويل الطاقة. تبلغ كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية لنظام تخزين طاقة بطاريات الصوديوم هذا أكثر من 92%، بينما تقل كفاءة بطاريات الليثيوم عمومًا عن 90%، مما يُتوقع أن يُكمّل بطاريات الليثيوم ويحل محلها بفعالية، وأن يُستخدم في تخزين الطاقة الكهروكيميائية على نطاق واسع، والمركبات الكهربائية، وآلات البناء، وغيرها من المجالات.

أما فيما يتعلق بالوقاية من الحرائق والتحكم فيها، فقد قام الفريق بتطوير استراتيجية لإدارة الحرارة لنظام التبريد السائل بالإضافة إلى مجموعة كاملة من تقنيات الوقاية من الحرائق والتحكم فيها لنظام تخزين الطاقة ببطاريات أيونات الصوديوم، مثل الحاجز الحراري على مستوى الوحدة وإطفاء الحرائق عالي الكفاءة.

يتم التحكم في فرق درجة الحرارة بين أكثر من 22000 خلية بطارية صوديوم في النظام بأكمله في حدود 3 درجات مئوية. ويتم ذلك باستخدام كل من تبديد الحرارة وحاجز الهروب الحراري.بطانية من ألياف زجاجية هلاميةباعتبارها مادة عازلة حرارية بين القلب الكهربائي، فإن وقت انتشار الهروب الحراري لوحدة البطارية من 30 دقيقة إلى ساعتين، يمتد إلى 4 مرات، مما يحسن بشكل كبير من سلامة وحدة البطارية.

طوّر الفريق تقنية فعّالة لإطفاء الحرائق والتبريد ومنع إعادة الاشتعال باستخدام النيتروجين السائل، قادرة على إخماد حريق البطارية الأولي في غضون 5 ثوانٍ، والعمل لمدة 24 ساعة دون إعادة اشتعال أو انفجار. وقال لي يونغ تشي: "إن تقنيات تخزين الطاقة الحالية لليثيوم والصوديوم تعزز بشكل واضح خصائص بعضها البعض. هذا البحث في نظام تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم وتطبيقه العملي بتقنية فعّالة لإطفاء الحرائق والتبريد ومنع إعادة الاشتعال باستخدام النيتروجين السائل من خلال تطبيق دورة حياة نظام تخزين طاقة بطاريات أيونات الليثيوم، يُعدّ تطبيقًا عمليًا لتقنية تحويل السلامة في نظام تخزين طاقة الليثيوم والصوديوم، وهو أول تطبيق هندسي متزامن".

في 28 يناير 2024، قام كل من الأكاديمي جيانغ جيانتشون من الأكاديمية الصينية للهندسة، والأكاديمي تشنغ شيجي من الأكاديمية الصينية للعلوم، والأكاديمي تشانغ يو من أكاديمية الاتحاد الأوروبي للعلوم، وغيرهم من خبراء لجنة التقييم التابعة لاتحاد صناعة الآلات الصينية، بمراجعة نتائج المشروع: إن التكنولوجيا الشاملة لـ "نظام تخزين طاقة بطارية أيون الصوديوم 10 ميغاواط ساعة لمحطات تخزين الطاقة الكهربائية" الذي طوره فريق المشروع هي على مستوى رائد دوليًا.

شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي