هيئة كهرباء ومياه دبي تعتمد تقنيات تخزين الطاقة النظيفة لتعزيز أمن الطاقة

ويتزايد الاعتماد على مصادر الطاقة النظيفة والمتجددة، وخاصة الطاقة الشمسية. ويرجع ذلك إلى انخفاض تكلفتها، في ظل الاتجاه العالمي لمكافحة آثار تغير المناخ من خلال تقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

ويتمثل التحدي الرئيسي في تخزين هذه الطاقة بكفاءة لضمان توفرها عند عدم وجود ضوء الشمس أو في الظروف الجوية المختلفة، مما يؤكد أهمية تقنيات تخزين الطاقة.

وتعد هيئة كهرباء ومياه دبي (ديوا) إحدى المؤسسات الرائدة في تبني أحدث وأفضل التقنيات لتخزين الطاقة النظيفة، وتعد العديد من مشاريع تخزين الطاقة التابعة لها من بين الأكبر إقليمياً وعالمياً.

وفي ديسمبر 2023، افتتح صاحب السمو الشيخ محمد بن راشد آل مكتوم المرحلة الرابعة من مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية بقدرة 950 ميجاوات. وسيوفر هذا المشروع الطاقة النظيفة لنحو 320 ألف مسكن، وسيعمل على خفض انبعاثات الكربون بنحو 1.6 مليون طن سنويا.
وتستخدم المرحلة الرابعة من مجمع الطاقة الشمسية، وهو أكبر مجمع للطاقة الشمسية في موقع واحد في العالم، ثلاث تقنيات هجينة لإنتاج الطاقة النظيفة: 600 ميجاوات من مجمع الأحواض المكافئة، و100 ميجاوات من برج الطاقة الشمسية، و250 ميجاوات من الألواح الشمسية الكهروضوئية. تم بناء المشروع باستثمارات 15.78 مليار درهم باستخدام نموذج المنتج المستقل للطاقة (IPP)، ويضم أطول برج للطاقة الشمسية في العالم بارتفاع 263.126 متراً، وأكبر قدرة لتخزين الطاقة الحرارية بقدرة 5907 ميجاوات/ساعة (م.و.س) بحسب موسوعة غينيس للأرقام القياسية.

وتتم عملية تخزين الطاقة الشمسية حرارياً في الملح المنصهر (السائل) باستخدام الهيليوستات لتركيز ضوء الشمس على برج الطاقة الشمسية، ثم ضخ الملح المنصهر إلى مولد البخار، الذي يقوم بتسخين الماء وتحويله إلى بخار قادر على تحريك توربينات الكهرباء مولد، مما يسمح بإنتاج الكهرباء على مدار الساعة.

وتقوم هيئة كهرباء ومياه دبي بتنفيذ محطة للطاقة الكهرومائية تعمل بالضخ والتخزين في حتا. ستستخدم محطة الطاقة الكهرومائية المياه من سد حتا والخزان العلوي الذي تم تشييده حديثًا في الجبال. وخلال خارج ساعات الذروة، ستستخدم التوربينات المتطورة الطاقة النظيفة المولدة في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية لضخ المياه من السد إلى الخزان العلوي.
ويتم تحويل ذلك إلى طاقة حركية أثناء تدفق المياه عبر النفق الجوفي الذي يبلغ طوله 1.2 كيلومتر، وتقوم هذه الطاقة الحركية بتدوير التوربين وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. ويتميز هذا النظام بكفاءة عالية في توليد الطاقة وتخزينها، تصل إلى 78.9 بالمئة، مع استجابة سريعة للطلب على الكهرباء خلال 90 ثانية. وستتمتع المحطة بقدرة 250 ميجاوات بقدرة تخزينية تبلغ 1500 ميجاوات في الساعة وعمر افتراضي يصل إلى 80 عامًا. وهو الأول من نوعه في منطقة دول مجلس التعاون الخليجي.

ويجري حاليا تجميع المولدات، ويستمر بناء المرافق الخدمية والتشغيلية. تم الانتهاء من إنشاء هيكل سحب المياه العلوي والجسر المرتبط به في السد العلوي. تم الانتهاء من بناء الجدار الرئيسي من الخرسانة المضغوطة بطول 72 مترًا للسد العلوي، وبدأت الإجراءات الأولية لبدء ملء السد العلوي. ويجري حالياً ربط النفق المائي الذي يبلغ طوله 1.2 كيلومتراً بمولدات الطاقة. وباستثمارات تصل إلى 1.421 مليار درهم إماراتي، من المقرر الانتهاء من المشروع في الربع الأول من عام 2025.

وبالتعاون مع هيئة كهرباء ومياه دبي، تم افتتاح أول محطة للهيدروجين الأخضر لمجموعة اينوك ضمن محطة خدمة المستقبل في مدينة إكسبو دبي. وتستخدم المحطة الهيدروجين الأخضر الذي تنتجه هيئة كهرباء ومياه دبي في محطتها التجريبية في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية. يمكن للمحطة تزويد حوالي 32 سيارة (FCEV – المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود) بسرعة تزويد تبلغ حوالي 7 دقائق. يمكن دمج مرافق التوزيع التي تقدمها هيئة كهرباء ومياه دبي وإينوك مع أي حل رقمي لإدارة الأسطول.

وتجري هيئة كهرباء ومياه دبي تجارب على عدة أنظمة تجريبية متطورة لتخزين الطاقة باستخدام البطاريات. سجل مركز البحوث والتطوير في هيئة كهرباء ومياه دبي براءة اختراع جديدة لطريقة مبتكرة لتحسين أداء الأقطاب الكهربائية في بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion)، وبطاريات الصوديوم والكبريت، وبطاريات توزيع الإلكتروليت، كما يتم تحقيق ذلك من خلال معالجة الأقطاب الكهربائية كيميائياً باستخدام البوليمر لزيادة عدد المجموعات النشطة على سطح الأقطاب الكهربائية مما يؤدي إلى تحسين أدائها.

تتطلب الطريقة منخفضة التكلفة والصديقة للبيئة درجات حرارة منخفضة وتضمن أداءً مستقرًا للبطارية. ويأتي ذلك في إطار جهود المركز لتعزيز إنتاج الطاقة وتخزينها. وتدعم براءة الاختراع المشروع التجريبي لتخزين الطاقة الذي افتتحته هيئة كهرباء ومياه دبي في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية باستخدام بطارية ليثيوم أيون من شركة تسلا. تبلغ قدرة المشروع 1.21 ميجاوات وسعة طاقة 8.61 ميجاوات ساعة وعمر افتراضي يصل إلى 10 سنوات.

وهذا هو المشروع التجريبي الثاني لتخزين طاقة البطاريات الذي تنفذه هيئة كهرباء ومياه دبي في مجمع الطاقة الشمسية. تم تنفيذ المشروع الأول بالتعاون مع شركة AMPLEX-NGK لتركيب واختبار محلول طاقة كبريت الصوديوم (NaS) بقدرة طاقة تبلغ 1.2 ميجاوات وقدرة طاقة تبلغ 7.5 ميجاوات في الساعة. وكان هذا أول مشروع تجريبي لتخزين الطاقة على مستوى المرافق العامة في المنطقة.