في إطار السعي العالمي نحو الطاقة المستدامة، غالبًا ما تُسلّط الأضواء على الألواح الشمسية، وتوربينات الرياح، وبطاريات الليثيوم أيون. ولكن في بلدة كانكانبا الهادئة في فنلندا، تُعيد صومعة متواضعة مليئة بالرمل صياغة قواعد تخزين الطاقة؛ مُقدّمةً حلاً واعدًا لأحد أصعب تحديات الطاقة المتجددة: ماذا تفعل عندما لا تشرق الشمس ولا تهب الرياح؟
بدأت أول بطارية رمل تجارية في العالم العمل في يوليو 2022، نتيجة تعاون بين شركة Polar Night Energy الفنلندية الناشئة وشركة المرافق المحلية Vatajankoski (Polar Night Energy، 2022). يستخدم هذا التركيب، وهو حاوية فولاذية بارتفاع 7 أمتار مملوءة بحوالي 100 طن من الرمل الخشن، فائض الكهرباء المتجددة لتسخين الهواء، الذي يُمرّر بعد ذلك عبر الرمل، مما يرفع درجة حرارته إلى حوالي 600 درجة مئوية. تُستخدم الطاقة الحرارية المُخزَّنة لاحقًا لتزويد شبكة التدفئة المركزية في المدينة، وتدفئة المنازل، وحتى مسبح البلدية (BBC Future، 2022).
على عكس البطاريات التقليدية التي تخزن الكهرباء، تُخزِّن بطاريات الرمل الحرارة – وهي ميزة رئيسية في المناخات الباردة حيث يتجاوز الطلب على التدفئة استهلاك الكهرباء. يُوفِّر نظام كانكانبا 100 كيلوواط من طاقة التدفئة بسعة تخزين حرارية تبلغ 8 ميجاوات/ساعة، مما يسمح بتخزين الطاقة لأيام أو أسابيع بأقل قدر من الفقد (شركة Polar Night Energy، 2022).
يجري حاليًا تطوير منشأة ثانية في بورناينن، جنوب فنلندا. من المقرر تشغيل هذه الوحدة الأكبر حجمًا في عام 2025، وستخزِّن ما يصل إلى 100 ميجاوات/ساعة باستخدام 2000 طن من حجر الصابون المسحوق، وهو ناتج ثانوي لتصنيع المواقد. من المتوقع أن يُخفِّض النظام استخدام التدفئة التي تعتمد على النفط في المدينة بأكثر من 60% (مجلة PV، 2024).
إن بساطة واستدامة تقنية بطاريات الرمل تجعلها جذابة بشكل خاص. الرمل متوفر بكثرة، وبأسعار معقولة، ومستقر حراريًا. بخلاف أنظمة أيونات الليثيوم، لا تحتوي بطاريات الرمل على مواد سامة أو عناصر أرضية نادرة، وتعمل بدون أجزاء متحركة، مما يقلل من الصيانة والتلف على المدى الطويل (المختبر الوطني للطاقة المتجددة، ٢٠٢٤).
على الرغم من حداثة هذا المفهوم، إلا أنه يجذب اهتمامًا عالميًا. فقد أكد المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) إمكانات الرمل في التخزين الحراري طويل الأمد، وقادر على الحفاظ على درجات حرارة عالية مع الحد الأدنى من فقدان الحرارة بمرور الوقت (NREL، ٢٠٢٤). في الوقت نفسه، أثبت باحثون في الإمارات العربية المتحدة أن رمال الصحراء المحلية قادرة على تخزين الطاقة الشمسية في درجات حرارة تصل إلى ١٠٠٠ درجة مئوية، مما يثبت قابليتها للتكيف إقليميًا (معهد مصدر، ٢٠١٧).
حتى الآن، لم تُنشر أي مشاريع لبطاريات الرمل في الخليج. لا تزال أنظمة الليثيوم أيون تهيمن على تخزين الطاقة في دول مجلس التعاون الخليجي، مثل بطارية المملكة العربية السعودية بقدرة 1000 ميجاوات/ساعة في مشروع البحر الأحمر (Red Sea Global، 2023) ونظام الطاقة الشمسية الهجين بقدرة 5 جيجاوات الذي تقوده شركة مصدر في الإمارات العربية المتحدة (Financial Times، 2024). ومع ذلك، فإن وفرة الإشعاع الشمسي في منطقة الخليج، ورمال الصحراء المتوفرة بسهولة، والالتزام بإزالة الكربون، كلها عوامل تجعلها في وضع جيد لتطبيق بطاريات الرمل في المستقبل.
إذا تم تكييف بطاريات الرمل مع الاحتياجات المحلية – وخاصةً التبريد – فيمكن أن تُكمل استراتيجيات الطاقة المتجددة الحالية في دول مجلس التعاون الخليجي. على سبيل المثال، يمكن ربط التخزين الحراري بأنظمة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) أو استخدامها في شبكات تبريد المناطق. ستدعم هذه التعديلات هدف المنطقة المتمثل في أنظمة طاقة صافية صفرية دون الاعتماد بشكل كبير على مواد البطاريات المستوردة.
في حين أن الاستخدام التجاري لا يزال يقتصر على فنلندا، فإن بطاريات الرمل توفر مسارًا أنيقًا ومنخفض التكلفة للمضي قدمًا، لا سيما للمناطق التي تبحث عن حلول تخزين الطاقة الموسمية دون البصمة الكربونية لمزارع البطاريات الكيميائية. وكما يقول فريق شركة Polar Night Energy، “إن مستقبل الطاقة النظيفة قد لا يكون في السماء فحسب، بل تحت أقدامنا أيضًا”.
