صعب تلاقي أفضل من بطاريات الليثيوم أيون للتخزين المدمج عالي الكثافة، لكن لما توسّعها لمستوى الشبكة، حدودها بتبدأ تظهر. بطاريات التدفق بتاخد نهج مختلف تمامًا، فبدل ما تخزّن الطاقة في خلية صلبة ثابتة، هي بتخزنها في خزانات إلكتروليت خارجية، وده معناه إن السعة وناتج الطاقة ممكن يتوسّعوا شبه مستقلين عن بعض.

دورة تدريبية في أنظمة بطاريات التدفق للتخزين على نطاق الشبكة، من أكاديمية الزمالة العربية البريطانية، بتدّي المتخصصين في أنظمة الطاقة وإدارة الشبكة والطاقة المتجددة أساس متين في إزاي بطاريات التدفق بتتبني وبيتحدد حجمها وبتُنشر للتخزين طويل المدى.

الفئة المستهدفة

• مهندسو الطاقة والفنيون العاملون في تخزين الطاقة أو إدارة الشبكة.
• المتخصصون في الطاقة المتجددة المهتمون بدمج تقنية بطاريات التدفق مع الطاقة الشمسية والرياح وأنظمة أخرى.
• الباحثون والعلماء اللي بيستكشفوا مواد جديدة وتحسينات في كفاءة بطاريات التدفق.
• المتخصصون الحكوميون والتنظيميون وقادة الأعمال اللي بيشكّلوا السياسات أو المعايير أو الاستراتيجية للتخزين واسع النطاق.

أهداف البرنامج

بنهاية البرنامج، هيكون المشارك قادر على:

• شرح العمليات الكهروكيميائية وراء بطاريات التدفق وإزاي بتختلف عن البطاريات الصلبة التقليدية.
• تقييم مؤشرات الأداء الرئيسية – كثافة الطاقة والكفاءة وعمر الدورة وقابلية التوسع – للتطبيقات واسعة النطاق.
• تطبيق اعتبارات التصميم لتوسيع بطاريات التدفق للتخزين على نطاق الشبكة، بما في ذلك اختيار المواد والإلكتروليت.
• الموازنة بين التحديات التقنية والاقتصادية والبيئية لنشر بطاريات التدفق على نطاق واسع.

المحور الأول: ليه بطاريات التدفق مناسبة للتخزين واسع النطاق

• إمكانية توسيع سعة الطاقة وناتج القدرة بشكل مستقل عن بعض.
• عمر دورة طويل مقارنة بالبطاريات الصلبة.
• انخفاض خطر الانفلات الحراري والحرائق مقارنة بالليثيوم أيون.

المحور الثاني: إزاي بطاريات التدفق بتشتغل

• تفاعلات كهروكيميائية عكسية بين محلولي إلكتروليت سائلين.
• إزاي تدفق الإلكترونات بين الأقطاب بيولّد تيار، ودور تفاعلات الأكسدة والاختزال.
• الفرق بين بطاريات التدفق والليثيوم أيون والبطاريات الصلبة من حيث التخزين والتحويل.

المحور الثالث: داخل نظام بطارية التدفق

• خزانات الإلكتروليت، والمضخات، والأقطاب، والغشاء، ومجموعة الخلايا.
• إزاي مواد الإلكتروليت – الفاناديوم والزنك والحديد – بتشكّل الأداء.
• دور الغشاء في فصل الإلكتروليتات مع السماح بتدفق الأيونات.

المحور الرابع: خيارات كيمياء الإلكتروليت

• بطاريات التدفق القائمة على الفاناديوم: المعيار الصناعي للاستقرار والكفاءة.
• بدائل الحديد والكروم والزنك والبروم وإمكاناتها من حيث التكلفة.
• التطوير المستمر لمواد إلكتروليت بديلة.

المحور الخامس: الأغشية – المكوّن غير المُقدَّر

• إزاي أغشية التبادل الأيوني بتحافظ على الفصل مع تمكين نقل الأيونات.
• تحديات تدهور الغشاء والحاجة لمواد متينة ومنخفضة التكلفة.
• اتجاهات البحث لتحسين التوصيل وتقليل الخسائر.

المحور السادس: تصميم بطارية التدفق وتوسيعها

• تكوين مجموعة الخلايا، ومعدلات تدفق الإلكتروليت، وإدارة الجهد.
• كثافة الطاقة مقابل كثافة القدرة، وأهمية كل منهما للاستخدام على نطاق الشبكة.
• توسيع السعة عن طريق تعديل حجم المجموعة وحجم خزان الإلكتروليت.

المحور السابع: إدارة الحرارة والكفاءة

• الحفاظ على درجة حرارة تشغيل مثلى لتفاعلات فعالة.
• أنظمة التبريد وتقنيات إدارة الحرارة.
• مصادر فقدان الكفاءة وطرق تقليلها.

المحور الثامن: بطاريات التدفق على الشبكة

• تطبيقات تثبيت الشبكة وتسوية الحمل وتقليص الذروة.
• إدارة تقطع الطاقة الشمسية والرياح من خلال تخزين التدفق.
• التخزين طويل المدى لالتقاط فائض الإنتاج المتجدد.

المحور التاسع: تطبيقات خارج الشبكة والاحتياطية والهجينة

• تزويد المجتمعات المعزولة والمنشآت النائية بالطاقة.
• مزايا الطاقة الاحتياطية: تخزين طويل الأمد وأداء موثوق.
• أنظمة هجينة تجمع بين بطاريات التدفق والطاقة الشمسية والرياح.

المحور العاشر: اقتصاديات نشر بطاريات التدفق

• التكاليف الرأسمالية والتشغيلية على نطاق واسع.
• إمكانية خفض التكلفة من خلال تقدم المواد والتصنيع.
• القدرة التنافسية الاقتصادية مقارنة بالليثيوم أيون وتقنيات تخزين أخرى.

المحور الحادي عشر: التأثير البيئي والواقع التشغيلي

• مزايا الاستدامة: مواد وفيرة وغير سامة وإمكانية إعادة التدوير، خاصة في أنظمة الفاناديوم.
• تحديات توريد مواد بطاريات التدفق والتخلص منها.
• الصيانة وإدارة الإلكتروليت وقابلية التوسع في التشغيل الواقعي.

المحور الثاني عشر: الابتكار ونمو السوق والطريق للأمام

• تركيبات إلكتروليت جديدة، وتكنولوجيا أغشية، وتطورات في الأتمتة.
• النمو المتوقع للسوق ودور السياسة الحكومية والاستثمار.
• التحديات التقنية المتبقية والطريق نحو مستقبل طاقة خالٍ من الكربون.