باتری خودروهای برقی؛ راهکار جدید اروپا برای جلوگیری از هدررفت انرژی خورشیدی

به گزارش تجارت نیوز، اروپا در مسیر گذار به انرژی‌های پاک با یک تناقض مهم روبه‌رو شده است: ظرفیت تولید برق خورشیدی و بادی به‌سرعت در حال افزایش است، اما شبکه برق و تجهیزات ذخیره‌سازی هنوز با این رشد هماهنگ نشده‌اند. نتیجه، در برخی ساعات تولید بیشتر از میزان تقاضاست؛ شرایطی که می‌تواند به کاهش تولید نیروگاه‌های تجدیدپذیر یا همان «محدودسازی» منجر شود.

در چنین شرایطی، باتری خودروهای برقی که دیگر برای استفاده در خودرو مناسب نیستند، می‌توانند به یک منبع ارزشمند برای ذخیره برق تبدیل شوند. به بیان ساده، باتری‌ای که دیگر توان کافی برای تأمین نیاز یک خودروی برقی را ندارد، ممکن است همچنان برای ذخیره برق یک خانه، ساختمان تجاری یا شبکه برق کاربرد داشته باشد.

چرا شبکه برق اروپا با چالش روبه‌رو شده است؟

شبکه برق اروپا در دوره‌ای ساخته شده که بخش عمده تولید برق از نیروگاه‌های متمرکز زغال‌سنگ و گاز انجام می‌شد. اما ساختار انرژی امروز اروپا تغییر کرده است. نیروگاه‌های خورشیدی و بادی معمولاً در مناطقی ساخته می‌شوند که منابع طبیعی مناسب‌تری دارند؛ از مزارع بادی در مناطق ساحلی گرفته تا نیروگاه‌های خورشیدی در مناطق آفتابی.

مشکل اینجاست که محل تولید برق لزوماً با محل مصرف آن یکسان نیست. علاوه بر این، تولید انرژی خورشیدی و بادی به شرایط آب‌وهوایی وابسته است و همیشه با میزان تقاضای مصرف‌کنندگان هماهنگ نیست.

برای نمونه، نیروگاه‌های خورشیدی در میانه روز می‌توانند برق زیادی تولید کنند، در حالی که بسیاری از خانوارها در این ساعات در خانه نیستند. اگر شبکه یا سیستم ذخیره‌سازی ظرفیت جذب این برق اضافی را نداشته باشد، بخشی از تولید باید کاهش پیدا کند.

این پدیده «محدودسازی» یا Curtailment نام دارد. در چنین شرایطی حتی ممکن است قیمت عمده‌فروشی برق به زیر صفر برسد؛ زیرا میزان عرضه از تقاضا بیشتر شده است.

بر اساس آمار مطرح‌شده در گزارش سال ۲۰۲۶ گروه مشاوره AFRY، که به سفارش سازمان Beyond Fossil Fuels تهیه شده، حدود ۳۷۵ گیگاوات پروژه انرژی پاک و ۴۵۵ گیگاوات پروژه ذخیره‌سازی باتری در صف اتصال به شبکه‌های توزیع اروپا قرار دارند. این وضعیت به معنای معطل ماندن ظرفیت قابل‌توجهی از سرمایه‌گذاری‌های انرژی پاک است.

در سال ۲۰۲۴ نیز حدود ۱۰ تراوات‌ساعت از انرژی تجدیدپذیر در اتحادیه اروپا محدود شد؛ مقداری که طبق برآورد مطرح‌شده، معادل برق مورد نیاز حدود ۳ میلیون خانه برای یک سال و حدود ۴.۳ میلیارد یورو برق هدررفته است.

باتری خودروهای برقی چه زمانی برای استفاده دوم آماده می‌شوند؟

نکته مهم این است که «پایان عمر باتری خودرو» با «غیرقابل استفاده شدن باتری» تفاوت دارد.

باتری بسیاری از خودروهای برقی زمانی از چرخه استفاده در خودرو خارج می‌شوند که ظرفیت آنها به حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد ظرفیت اولیه رسیده باشد. چنین ظرفیتی ممکن است برای عملکرد مطلوب یک خودروی برقی کافی نباشد، اما برای ذخیره‌سازی ثابت انرژی همچنان قابل استفاده است.

به همین دلیل، باتری‌های دست‌دوم خودروهای برقی می‌توانند پس از خارج شدن از خودرو، برای ذخیره برق تولیدشده از پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی مورد استفاده قرار بگیرند.

آدریان هیل، مدیر اتحادیه برقی‌سازی، باتری‌های قدیمی خودروهای برقی را یک «معدن طلا» توصیف کرده است. به گفته او، باتری‌ای که دیگر برای خودرو مناسب نیست، می‌تواند برای سال‌های طولانی به‌عنوان سیستم ذخیره انرژی در شبکه، ساختمان‌های تجاری یا خانه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

اروپا به باتری‌های قدیمی‌تری نیاز دارد

با وجود ظرفیت بالقوه بالای باتری‌های دست‌دوم، اروپا در حال حاضر با یک مشکل عرضه مواجه است. خودروهای برقی نخستین نسل که اکنون به پایان عمر خود نزدیک می‌شوند، حدود یک دهه پیش با تعداد بسیار کمتری در بازار حضور داشتند و باتری‌های آنها نیز کوچک‌تر بود.

بر اساس داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی، در سال ۲۰۱۶ تنها حدود ۲۱۵ هزار خودروی برقی در اروپا فروخته شد. این رقم در سال گذشته به حدود ۴.۲ میلیون دستگاه رسید؛ یعنی فروش سالانه خودروهای برقی در این بازه حدود ۱۸۵۳ درصد افزایش یافته است.

تفاوت ظرفیت باتری‌ها نیز قابل توجه است. بسیاری از خودروهای برقی قدیمی باتری‌هایی در محدوده ۲۲ تا ۲۴ کیلووات‌ساعت داشتند، در حالی که خودروهای امروزی ممکن است به باتری‌هایی با ظرفیت حدود ۵۰ تا ۱۰۰ کیلووات‌ساعت مجهز باشند.

به همین دلیل، در سال‌های آینده حجم باتری‌هایی که از خودروها خارج می‌شوند می‌تواند به شکل چشمگیری افزایش پیدا کند. برآوردهای مطرح‌شده بر اساس داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۳۰ بیش از یک میلیون باتری خودروهای برقی ممکن است به پایان عمر خود در خودرو برسند.

باتری خودروهای بازنشسته چگونه انرژی خورشیدی و بادی را ذخیره می‌کند؟

کاربرد اصلی این باتری‌ها، ذخیره برق در زمانی است که تولید انرژی تجدیدپذیر زیاد است و مصرف پایین‌تر قرار دارد.

برای مثال، یک نیروگاه خورشیدی را در نظر بگیرید که ظهر برق زیادی تولید می‌کند. بخشی از این برق می‌تواند به جای ورود مستقیم به شبکه، در باتری‌های دست‌دوم ذخیره شود. سپس در ساعات عصر، زمانی که خورشید غروب کرده و مصرف برق خانوارها افزایش می‌یابد، انرژی ذخیره‌شده دوباره به شبکه بازگردد.

این فرآیند می‌تواند به کاهش فشار روی شبکه و جلوگیری از هدر رفتن برق تولیدشده کمک کند.

همین موضوع درباره انرژی بادی نیز صدق می‌کند. در زمان‌هایی که باد شدید است و تولید برق افزایش می‌یابد، باتری‌ها می‌توانند بخشی از انرژی را ذخیره کنند و در ساعات افزایش تقاضا آن را آزاد کنند.

در واقع، باتری‌های دست‌دوم می‌توانند نقش یک پل را میان زمان تولید برق و زمان مصرف برق ایفا کنند.

یک نمونه عملی در کالیفرنیا

این ایده صرفاً یک طرح نظری نیست و نمونه‌های عملی آن در حال فعالیت هستند.

در کالیفرنیا، شرکت B2U پروژه‌ای با ظرفیت حدود ۱۲ مگاوات‌ساعت راه‌اندازی کرده که از صدها باتری دست‌دوم خودروهای برقی هوندا استفاده می‌کند. این باتری‌ها با یک سامانه خورشیدی ۱.۵ مگاواتی شارژ می‌شوند و برق و خدمات شبکه را به بازار اپراتور مستقل سیستم کالیفرنیا عرضه می‌کنند.

این نمونه نشان می‌دهد که باتری‌های خارج‌شده از خودرو می‌توانند بدون بازیافت فوری، یک مرحله دیگر از عمر مفید خود را به‌عنوان تجهیزات ذخیره انرژی تجربه کنند.

چرا استفاده مجدد می‌تواند از بازیافت مهم باشد؟

باتری‌های خودروهای برقی در نهایت باید بازیافت شوند تا مواد ارزشمند و مواد معدنی حیاتی موجود در آنها دوباره وارد چرخه تولید شوند. اما بازیافت همیشه ساده و کم‌هزینه نیست.

باتری پیش از ورود به فرآیند بازیافت باید تخلیه، باز و تفکیک شود و اجزای مختلف آن از یکدیگر جدا شوند. برخی فرآیندهای شیمیایی بازیافت نیز با خطرات ایمنی همراه هستند و در صورت مدیریت نادرست می‌توانند مواد خطرناکی تولید کنند.

به همین دلیل، استفاده مجدد از باتری پیش از بازیافت می‌تواند عمر مفید آن را افزایش دهد. در این مدل، باتری ابتدا یک «زندگی دوم» در سیستم ذخیره‌سازی انرژی خواهد داشت و پس از آن، زمانی که دیگر برای ذخیره برق نیز مناسب نباشد، وارد چرخه بازیافت می‌شود.

خودروهای برقی می‌توانند بخشی از آینده شبکه برق اروپا باشند

رشد سریع خودروهای برقی در واقع می‌تواند یک فرصت جدید برای شبکه برق ایجاد کند. اتحادیه اروپا در سال گذشته حدود ۲۷ گیگاوات‌ساعت باتری به شکل سیستم‌های ذخیره‌سازی شبکه‌ای اضافه کرد، در حالی که چند برابر این میزان ظرفیت باتری در خودروهای برقی مستقر شد.

اگر حتی بخشی از این باتری‌ها پس از پایان عمر خود در خودرو به سیستم‌های ذخیره انرژی ثابت منتقل شوند، در سال‌های آینده ظرفیت قابل توجهی برای ذخیره برق ایجاد خواهد شد.

این موضوع به‌خصوص برای اروپا اهمیت دارد؛ زیرا توسعه سریع انرژی خورشیدی و بادی بدون توسعه همزمان شبکه و ذخیره‌سازی می‌تواند به افزایش محدودسازی تولید منجر شود.

باتری‌های دست‌دوم برای مناطق محروم هم کاربرد دارند

کاربرد باتری‌های بازنشسته خودروهای برقی تنها به شبکه‌های برق پیشرفته اروپا محدود نمی‌شود. این باتری‌ها می‌توانند در مناطق دورافتاده و خارج از شبکه نیز برای ذخیره برق نیروگاه‌های خورشیدی و دیگر منابع تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرند.

بانک جهانی برآورد کرده است که برای گسترش دسترسی به برق در کشورهای جنوب صحرای آفریقا، بیش از ۱۶۰ هزار شبکه کوچک مورد نیاز خواهد بود تا حدود ۳۸۰ میلیون نفر به برق قابل اعتماد دسترسی پیدا کنند.

در چنین مناطقی، ترکیب پنل خورشیدی و باتری دست‌دوم خودروهای برقی می‌تواند امکان ذخیره برق تولیدشده در طول روز و استفاده از آن در شب را فراهم کند.

باتری خودروهای برقی زمانی که ظرفیت آنها به حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد ظرفیت اولیه کاهش پیدا می‌کند، الزاماً به یک زباله تبدیل نمی‌شوند. این باتری‌ها می‌توانند سال‌ها در نقش ذخیره‌ساز ثابت انرژی به کار خود ادامه دهند و برق اضافی تولیدشده توسط نیروگاه‌های خورشیدی و بادی را برای زمان افزایش تقاضا ذخیره کنند.

با توجه به رشد سریع فروش خودروهای برقی، حجم این باتری‌ها در دهه آینده به‌طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت. اگر زیرساخت‌های لازم برای جمع‌آوری، آزمایش، بازسازی و استفاده مجدد از آنها توسعه پیدا کند، اروپا می‌تواند بخشی از مشکل محدودیت شبکه و هدررفت انرژی تجدیدپذیر را با استفاده از منبعی حل کند که پیش از این صرفاً یک باتری فرسوده تلقی می‌شد.