تخزين الطاقة من Power-to-X

تاريخ النشر: ٢١ أبريل ٢٠٢١ / تاريخ التحديث: ٢١ أغسطس ٢٠٢٤ - المؤلف: Konrad Wolfenstein

تقنية Power-to-X، وهي تقنية أساسية لحلول التخزين المرنة

تخزين الطاقة المرن - تقنية تحويل الطاقة إلى منتجات متعددة (Power-to-X) - الصورة: Xpert.Digital

ما هي تقنية تحويل الطاقة إلى X؟

تُعدّ تقنية تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى (Power-to-X) تقنيةً أساسيةً لحلول تخزين الطاقة المرنة. وتشير هذه التقنية إلى جميع التقنيات التي تحوّل مصادر الطاقة المتجددة أو فائض الكهرباء إلى طاقة قابلة للتخزين. كما يشيع استخدام مصطلحي P2X وP2Y (PtX/PtY). يرمز P إلى الفائض المؤقت الذي يتجاوز الطلب، بينما يرمز X أو Y إلى شكل الطاقة أو الاستخدام المقصود الذي تُحوّل إليه الطاقة الكهربائية.

لتحويل نظام إمداد الطاقة بالكامل إلى طاقة متجددة بنسبة 100% كجزء من عملية إزالة الكربون الضرورية لحماية المناخ، تُعدّ تقنيات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى (Power-to-X) ضرورية نظرًا لتقلبات بعض مصادر الطاقة المتجددة، ولتزويد قطاعي التدفئة والنقل بالطاقة. فمع ازدياد حصة الطاقة المتجددة، ستواجه فترات في المستقبل يتجاوز فيها العرض الطلب، بينما خلال فترات انخفاض إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية، سيتعين على أنظمة تخزين الطاقة التدخل لتلبية الطلب.

يهدف خفض انبعاثات الكربون إلى تحويل الاقتصاد نحو خفض مستمر لهذه الانبعاثات. يوجد الكربون في الطبيعة بصورة نقية في الماس والجرافيت والتشاويت، ومرتبطًا كيميائيًا في الكربيدات والكربونات وثاني أكسيد الكربون والبترول والغاز الطبيعي والفحم. أما الهدف البيئي طويل الأمد فهو إنشاء اقتصاد يعتمد على الطاقة الخالية من الكربون.

تصنيف تقنيات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى وفقًا لشكل الطاقة

• تقنية تحويل الطاقة إلى غاز
  (PtG) هي تقنية تستخدم التحليل الكهربائي للماء والكهرباء لإنتاج غاز وقود. يمكن تخزين هذا الغاز (الهيدروجين، الأمونيا، الميثان) لاستخدامه لاحقًا. ومن بين تطبيقاته الأخرى، يمكن استخدامه في قطاع النقل كوقود (خاصةً كوقود للسفن والطائرات)، أو كمادة خام كيميائية (يُشار إليها عادةً باسم تحويل الطاقة إلى مواد كيميائية)، أو تخزينه في البنية التحتية للغاز لإعادة تحويله لاحقًا إلى كهرباء في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز.

• مصطلح تحويل الطاقة إلى حرارة (PtH)
  إلى توليد الحرارة باستخدام الطاقة الكهربائية. ويمكن القيام بذلك باستخدام الغلايات الكهربائية أو المضخات الحرارية.

• مصطلح تحويل الطاقة إلى وقود سائل (PtL)
  إلى تحويل الكهرباء إلى وقود سائل. وتتألف عملية تحويل الطاقة إلى وقود سائل من سلسلة من العمليات الفرعية المختلفة. ورغم أنها لم تُستخدم بعد على نطاق صناعي واسع، إلا أن هذه الطريقة تُتيح إمكانية توفير الوقود من الكهرباء المتجددة للقطاعات التي لا غنى لها عن الوقود السائل (مثل قطاع الطيران). وإلى جانب الطاقة والماء، يُعد ثاني أكسيد الكربون المدخل الأساسي الثالث لعملية تحويل الطاقة إلى وقود سائل.

تصنيف تقنيات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى وفقًا لاستخدامها المقصود

• تحويل الطاقة إلى أمونيا:
  تهدف عملية تحويل الطاقة إلى أمونيا إلى جعل الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة قابلة للنقل والتخزين عن طريق تخزينها كيميائياً على شكل أمونيا. ويمكن بعد ذلك إطلاق هذه الطاقة مرة أخرى باستخدام الأمونيا مباشرةً كوقود خالٍ من الكربون أو كمصدر للهيدروجين.

• الطاقة
  إلى مواد كيميائية" إلى عملية يتم فيها استخدام الطاقة الكهربائية الزائدة من مصادر الطاقة المتجددة لإنتاج المواد الكيميائية الخام عن طريق التحليل الكهربائي للماء وخطوات لاحقة أخرى.

• "تحويل الطاقة إلى وقود"
  عمومًا إلى إنتاج أنواع الوقود الاصطناعي القائمة على الكهرباء، والمعروفة باسم "الوقود الإلكتروني"، لقطاع النقل. وهو مصطلح جامع يشمل مسارات تحويل الطاقة إلى غازات أو سوائل، حيث تُستخدم الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة لإنتاج غازات وقود أو وقود سائل قائم على الكهرباء.

• مصطلح "تحويل الطاقة إلى طاقة"
  إلى محطة تخزين طاقة تُستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية مؤقتًا أثناء عمليات هندسة الطاقة الكهربائية وتوليدها. وبحسب نوع المحطة، تقوم محطات تخزين الطاقة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كامنة (طاقة كامنة جاذبية)، أو طاقة حركية، أو طاقة كيميائية، أو طاقة حرارية، حيث تُخزن هذه الطاقة على هذا النحو لفترة محددة، ثم تُحوّل مرة أخرى إلى طاقة كهربائية عند الحاجة.

• تحويل الطاقة إلى بروتين:
  يمكن إنتاج البروتينات الغذائية من خلال مزيج من عمليات التخليق الحيوي والعمليات الكهروكيميائية. ويتضمن ذلك إنتاج البروتينات من المواد الكيميائية الأولية: الكربون والأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.

• تحويل الطاقة إلى غاز التخليق:
  يتم إنتاج غاز التخليق من الهواء والكهرباء. يمكن الحصول على الكربون المؤكسد (CO2) من الهواء المحيط أو، بتركيز أعلى، من غاز المداخن باستخدام عملية تنقية الأمين، والذي يمكن تحويله بعد ذلك إلى غاز الميثان في عملية ساباتير.

مناسب ل:

• مواقف سيارات تعمل بالطاقة الشمسية مزودة بوحدات تخزين الطاقة كمحطات شحن بالطاقة الشمسية للسيارات الكهربائية
• تخزين الطاقة
• الطاقات المتجددة: الآن كل شيء يعتمد على أنظمة تخزين الطاقة

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى في ألمانيا

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى في ألمانيا – الصورة: Xpert.Digital

العاملة في عام 2020 (حتى نوفمبر 2020). وقد دخلت عدة محطات حيز التشغيل في عام 2019. ويشير مصطلح "تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى" إلى تحويل الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة إلى مواد مثل الهيدروجين (عن طريق التحليل الكهربائي للماء)، وإذا لزم الأمر، إلى غاز الميثان (عن طريق إنتاج الميثان). ويمكن بعد ذلك ضخ الغاز الناتج في شبكة الغاز الطبيعي وتخزينه فيها.

استهلاك الطاقة الأولية العالمي حسب مصدر الطاقة

استهلاك الطاقة الأولية عالميًا حسب مصدر الطاقة - الصورة: Xpert.Digital

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى حسب نوع المحطة في ألمانيا

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى حسب نوع المحطة في ألمانيا – الصورة: Xpert.Digital

بلغ مشاريع (حتى نوفمبر 2020). من بينها، كانت 23 محطة في مرحلة التخطيط. وقد توقف العمل ببعض المشاريع بالفعل، مثل محطة تعبئة الهيدروجين في هامبورغ. يشير مصطلح "تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى" إلى تحويل الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة إلى هيدروجين (عن طريق التحليل الكهربائي للماء)، وإذا لزم الأمر، إلى غاز الميثان (عن طريق عملية الميثنة). ويمكن بعد ذلك ضخ الغاز الناتج في شبكة الغاز الطبيعي وتخزينه فيها.

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى حسب المنتج النهائي في ألمانيا

عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى حسب المنتج النهائي في ألمانيا – الصورة: Xpert.Digital

في ألمانيا، بلغ عدد محطات تحويل الطاقة إلى منتجات أخرى (Power-to-X) العاملة عام 2020، الهيدروجين كمنتج نهائي (حتى نوفمبر 2020). يشير مصطلح Power-to-X إلى تحويل الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة إلى هيدروجين (التحليل الكهربائي للماء)، وإذا لزم الأمر، إلى غاز الميثان (الميثنة). ويمكن بعد ذلك ضخ الغاز الناتج إلى شبكة الغاز الطبيعي وتخزينه فيها (تحويل الطاقة إلى غاز).

الطاقة إلى X

ملاحظة هامة: ملف PDF محمي بكلمة مرور.
يرجى الحصول على اتصال معي. وبطبيعة الحال، فإن ملف PDF مجاني. ملاحظة هامة: ملف PDF محمي بكلمة مرور. الرجاء التواصل معي. وبالطبع فإن ملف PDF مجاني.

النسخة الألمانية – لرؤية ملف PDF، الرجاء الضغط على الصورة أدناه.
النسخة الألمانية – لعرض ملف PDF، الرجاء الضغط على الصورة أدناه.

برنامج Power-to-X – تحميل ملف PDF

لماذا إكسبرت سولار؟

Xpert.Solar هو مشروع من Xpert.Digital. لدينا سنوات عديدة من الخبرة في الدعم والمشورة بشأن حلول التخزين وتحسين الخدمات اللوجستية، والتي نجمعها في شبكة كبيرة Xpert.Plus مع Xpert.Solar، نجمع بين نفس المعرفة في مجالات الخلايا الكهروضوئية والطاقات المتجددة.

إذا كنت ترغب في ذلك، يمكنك أيضًا الوصول إلى بيانات مراقبة السوق الكبيرة ومعلومات السوق في شكل ملفات PDF. المزيد عن ذلك هنا .

Konrad Wolfenstein

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) .

إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

أو احجز موعدًا عبر الإنترنت هنا (مكالمة فيديو عبر Microsoft Teams)

Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

تعد Xpert.Digital مركزًا للصناعة مع التركيز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

من خلال حل تطوير الأعمال الشامل الذي نقدمه، فإننا ندعم الشركات المعروفة بدءًا من الأعمال الجديدة وحتى خدمات ما بعد البيع.

تعد معلومات السوق والتسويق وأتمتة التسويق وتطوير المحتوى والعلاقات العامة والحملات البريدية ووسائل التواصل الاجتماعي المخصصة ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنك معرفة المزيد على: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus