لعقود من الزمن، كان انقطاع التيار الكهربائي المتتالي والدعوات العاجلة للحفاظ على الطاقة جزءًا من الحياة في كاليفورنيا – وهي طقوس صيفية مترددة تكاد تكون موثوقة مثل موجات الحرارة التي قادتها. لكن الولاية شهدت تحولًا هادئًا في السنوات الأخيرة، ولم يصدر مشغل النظام المستقل في كاليفورنيا أيًا من نداءات الطوارئ هذه، المعروفة باسم Flex Alerts، منذ عام 2022.
يقول الخبراء والمسؤولون إن ولاية غولدن ستايت وصلت إلى نقطة تحول، مما يعكس سنوات من الاستثمار في جعل شبكتها الكهربائية أقوى وأكثر نظافة وأكثر موثوقية. والكثير من ذلك عبارة عن تخزين جديد لطاقة البطارية، والذي يلتقط الكهرباء ويخزنها لاستخدامها لاحقًا.
في الواقع، كانت البطاريات بمثابة تحول بالنسبة لكاليفورنيا، كما يقول مسؤولو الولاية. في وقت متأخر من بعد الظهر، عندما تتوقف الشمس عن ضرب الألواح الشمسية ويكون الناس في منازلهم يستخدمون الكهرباء، تقوم البطاريات الآن بدفع الطاقة الشمسية المخزنة إلى الشبكة.
وقد استثمرت كاليفورنيا بكثافة في هذه التكنولوجيا، مما ساعدها على النضج وتخفيض تكلفتها في السنوات الأخيرة. نما تخزين البطاريات في الولاية بأكثر من 3000٪ خلال ست سنوات – من 500 ميجاوات في عام 2020 إلى أكثر من 15700 ميجاوات اليوم.
قال إليوت ماينزر، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة CAISO: “ليس هناك شك في أن أسطول البطاريات الذي نما بسرعة منذ عام 2020، إلى جانب محفظة الولاية المتوسعة من موارد العرض والطلب الأخرى، كان بمثابة تغيير حقيقي لقواعد اللعبة فيما يتعلق بالموثوقية خلال فترات الصيف التي يبلغ فيها ذروة الطلب”.
قبل خمس سنوات فقط، دفعت موجة حارة حطمت الأرقام القياسية الشبكة إلى أقصى حدودها غرق جزء كبير من الدولة في الظلام. وفي أعقاب ذلك الحدث، زعماء الطاقة في كاليفورنيا تعهد باتخاذ الإجراءات اللازمة لجعل الشبكة أكثر مرونة.
وقال ماينزر إنه منذ ذلك الحين، أشرفت CAISO على بناء ضخم لموارد الطاقة والتخزين الجديدة، بما في ذلك أكثر من 26000 ميجاوات من القدرة الجديدة بشكل عام، مما ساعد أيضًا في جعل الشبكة أكثر استقرارًا. لم تشهد الولاية انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي منذ عام 2020.
وقال: “يمكن للظواهر الجوية المتطرفة وحرائق الغابات وحالات الطوارئ الأخرى أن تشكل تحديات موثوقية لأي نظام كهربائي ضخم”. “لكن أسطول بطاريات CAISO، إلى جانب السعة الإضافية والتنسيق الوثيق مع الشركاء الحكوميين والإقليميين، قدم فائدة لا جدال فيها فيما يتعلق بالموثوقية.”
أصبحت البطاريات الآن عنصرًا أساسيًا في تحقيق الأهداف المناخية لولاية كاليفورنيا، بما في ذلك ولايتها حياد الكربون بنسبة 100% بحلول عام 2045.
الألواح الشمسية ووحدات تخزين البطاريات في مركز إيلاند للطاقة الشمسية والتخزين في صحراء موهافي بمقاطعة كيرن في 25 نوفمبر 2024.
(بريان فان دير بروج / لوس أنجلوس تايمز)
وبالفعل، مكنت البطاريات الشبكة من العمل مع انخفاض كبير في استخدام الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى الانحباس الحراري الكوكبي. لقد أصبحت الآن بديلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة وموثوقًا لمحطات الطاقة القديمة التي تعمل بالغاز، وفقًا لمايا ليروي، مؤسسة شركة استشارات الطاقة في كاليفورنيا Lumenergy LLC والمؤلفة المشاركة لـ التقرير الأخير على صعود تخزين البطاريات على توليد الغاز في كاليفورنيا.
قال ليروي: “من الناحية التاريخية، كانت التنبيهات المرنة تأتي دائمًا في فصل الصيف عندما يكون الجو حارًا للغاية ويقوم الجميع بتشغيل مكيف الهواء الخاص بهم”. “ولكن أيضًا في فصل الصيف، نرى أن أداء محطات الغاز ضعيف لأن الاحتراق لا يعمل بشكل جيد مع الحرارة المحيطة. لذلك عندما نكون قادرين على تحويل تلك الحاجة من الاضطرار إلى استخدام محطات الغاز إلى شيء أكثر استقرارًا وقابلية للتوزيع ومرونة مثل تخزين البطاريات، فإننا نكون قادرين على تلبية هذا الطلب في الصيف دون الحاجة إلى الاعتماد على محطات الغاز ذات الأداء الضعيف.”
ومع ذلك، فإن تخزين طاقة البطارية لا يخلو من التحديات. عادةً ما تتمتع بطاريات الليثيوم أيون — النوع الأكثر شيوعًا المستخدم لتخزين الطاقة — بحوالي أربع إلى ست ساعات من السعة. ويكفي دعم الشبكة خلال ساعات الذروة عند غروب الشمس، ولكن لا يزال من الممكن ترك بعض الفجوات ليتم ملؤها بالغاز الطبيعي.
وقال نيخيل كومار، مدير البرنامج في منظمة GridLab غير الربحية المعنية بسياسة الطاقة، إن التكنولوجيا موجودة بالفعل للبطاريات ذات العمر الأطول، بما في ذلك من خلال كيميائيات مختلفة مثل بطاريات الحديد والهواء، التي تطلق الطاقة من خلال الأكسدة، وبطاريات التدفق، التي تخزن الطاقة في المواد الكيميائية السائلة التي تتدفق عبر المفاعل.
وقال كومار إن هذه البطاريات ليست ناضجة بعد ويمكن أن تكون أكثر تكلفة وأكبر من نظيراتها من الليثيوم أيون. لكن أ تقرير GridLab الأخير يشير إلى أن المعادلة آخذة في التغير، حيث أن متوسط تكلفة مصنع الغاز الجديد غالبًا ما يكون على قدم المساواة مع بطاريات الليثيوم أيون التي تدوم أربع ساعات وأقل تكلفة قليلاً من تقنيات البطاريات الأطول عمرًا.
وقال كومار: “البطاريات ستصبح أرخص”. “الغاز ليس كذلك.”
يحدث التحول في تخزين البطاريات في الوقت الذي تتخذ فيه إدارة ترامب خطوات لخنق الطاقة الشمسية وغيرها من أشكال الطاقة المتجددة لصالح الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز والفحم. وفي نهاية سبتمبر/أيلول، أعلنت الإدارة أنها ستفعل ذلك فتح 13 مليون فدان من الأراضي الفيدرالية لتعدين الفحم وتقديم 625 مليون دولار لإعادة تشغيل أو تحديث محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، والتي قال المسؤولون إنها ستساعد في تعزيز الاقتصاد وحماية الوظائف وتطوير الطاقة الأمريكية.
خلال مؤتمر صحفي استمر لمدة ساعة حول هذه المبادرة، وصف وزير الداخلية دوج بورجوم طاقة الرياح والطاقة الشمسية بأنها مصادر متقطعة “تعتمد حرفيًا على الطقس” – لكنه لم يذكر هو أو أي مسؤول آخر نمو تخزين البطاريات الذي جعل هذه المصادر أكثر موثوقية وأكثر واعدة.
إنها ليست قضية حزبية. شركة ERCOT، التي تدير الشبكة الكهربائية في ولاية تكساس، لديها أكثر من 14 ألف ميجاوات من البطاريات عبر الإنترنت، بزيادة ثلاثة أضعاف تقريبًا عن أوائل عام 2023. وتتداول كاليفورنيا وتكساس باستمرار كأفضل ولاية لتخزين البطاريات.
وحدات تخزين البطاريات في مركز إيلاند للطاقة الشمسية والتخزين في صحراء موهافي بمقاطعة كيرن في 25 نوفمبر 2024.
(بريان فان دير بروج / لوس أنجلوس تايمز)
لكن ترامب اتخذ خطوات لدعم إنتاج البطاريات في الولايات المتحدة. وفي الوقت الحالي، يتم تصنيع حوالي ثلاثة أرباع البطاريات في العالم في الصين، كما أن تعريفات ترامب – بما في ذلك مقترح بفرض رسوم جمركية بنسبة 100% على الصين – كانت جيدة لشركة واحدة على الأقل من الشركات المصنعة للبطاريات في سكرامنتو، وهي شركة Sparkz.
وقال سانجيف مالهوترا، المؤسس والرئيس التنفيذي: “تريد الإدارة أن يتم تصنيع المواد المهمة في الولايات المتحدة”. “إنهم في الأساس يؤيدون بشدة التصنيع المحلي للبطاريات.”
تقوم شركة Sparkz بتصنيع بطاريات الليثيوم والحديد التي لا تستخدم النيكل والكوبالت، وهي تركيبة كانت منذ فترة طويلة محبوبة في الصناعة ولكنها تعتمد على المعادن المستوردة. وبدلاً من ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم والحديد والفوسفات بسلسلة توريد تتمركز بالكامل في الولايات المتحدة، مما يعني أنها تستطيع الاستفادة من الإعفاءات الضريبية الفيدرالية التي تفضل إنتاج مكونات الطاقة النظيفة المصنوعة في الغالب من أجزاء محلية، كما قال مالهوترا. يشمل عملاء الشركة مراكز البيانات والمرافق.
وأضاف مالهوترا أن ولاية كاليفورنيا قامت بعمل ممتاز في “تعزيز” سعة تخزين الشبكة في السنوات القليلة الماضية. وقال إن البطاريات هي السبب الرئيسي وراء عدم رؤية الولاية لـ Flex Alert منذ عام 2022.
وقال: “الأرقام تحكي القصة بشكل أساسي أن كل ذلك كان بسبب تخزين الطاقة بشكل أساسي”.
لا يزال هناك عمل يتعين القيام به. وفي حين شهدت شبكة الولاية تحسينات، إلا أنها عمرها أكثر من قرن من الزمان وتم بناؤها في المقام الأول لمحطات الغاز. ويتفق الخبراء والمسؤولون على أنها تحتاج إلى تحسينات وإصلاحات جوهرية إضافية لتلبية متطلبات وأهداف الطاقة الحالية.
يعد الترخيص أيضًا عقبة، حيث تتطلب ولاية كاليفورنيا عادةً مراجعة بيئية مطولة للمشاريع الجديدة. الدولة، مثيرة للجدل في بعض الأحيان، تقوم الآن بتسريع المراجعة، وقد وافقت مؤخرًا على إنشاء مزرعة ضخمة لتخزين الطاقة الشمسية والبطاريات، مشروع داردن للطاقة النظيفة في مقاطعة فريسنو، من خلال برنامج تصريح سريع المسار الجديد. وسينتج ما يكفي من الكهرباء لتزويد 850 ألف منزل بالطاقة لمدة أربع ساعات، وفقًا للجنة الطاقة في كاليفورنيا.
ولا تزال السلامة مصدر قلق كبير. وفي يناير/كانون الثاني، اندلع حريق في إحدى هذه المنشآت أكبر مرافق تخزين البطاريات في العالم (موس لاندينج في مقاطعة مونتيري). تحتوي المنشأة على حوالي 100 ألف بطارية ليثيوم أيون، والتي تشكل خطورة كبيرة عند اشتعالها لأنها تحترق بشدة ولا يمكن إطفاؤها بالماء، مما قد يؤدي إلى تفاعل كيميائي عنيف. انبعث الحريق مستويات خطيرة من النيكل والكوبالت والمنغنيز التي تم قياسها على بعد أميال من الموقع.
وقال ليروي، من شركة Lumenergy: “عندما تتعامل مع التقنيات الكبيرة بشكل عام، سيكون هناك دائمًا نوع من الخطر”. “وهذا يشير إلى الحاجة الكبيرة لتنويع التقنيات التي نستخدمها.”
تشكل أشكال الطاقة الأخرى، مثل النفط والفحم، أيضًا مخاطر كبيرة على الصحة والسلامة، بما في ذلك انبعاث تلوث الهواء – السخام والزئبق وثاني أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون الذي يساهم في تغير المناخ.
كاليفورنيا بصدد التخلص من طاقة الفحم وتتوقع أن تفعل ذلك خالية تمامًا من الفحم بحلول نوفمبر. وبينما لا يزال الغاز الطبيعي يشكل جزءًا كبيرًا من محفظة الولاية، فإن مصادر الطاقة المتجددة تمثل ما يقرب من 60٪ من توليد الكهرباء داخل الولاية في عام 2024، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية.
وتستمر الأرقام في الاتجاه التصاعدي. في الأشهر الستة الأولى من هذا العام، تم تشغيل شبكة CAISO بالطاقة النظيفة بنسبة 100% بمتوسط ما يقرب من سبع ساعات كل يوم.
وقال كومار، من GridLab: “لقد أثبتنا للتو أن كاليفورنيا قادرة على العمل بموارد فائقة النظافة، مع نسخ احتياطية من الغاز الطبيعي”. “وهي تعمل. ليس لدينا تنبيهات مرنة.”
