به گزارش تجارت نیوز، افزایش تقاضا برای برق، به‌ویژه با گسترش هوش مصنوعی و ساخت مراکز داده، فشار زیادی بر زیرساخت‌های انرژی آمریکا وارد کرده است. بسیاری از کارخانه‌ها و شرکت‌های فناوری برای دسترسی به برق مورد نیاز خود با تأخیرهای طولانی در اتصال به شبکه مواجه هستند. در چنین شرایطی، استفاده مجدد از باتری خودروهای برقی می‌تواند راهکاری برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی و تأمین برق مطمئن‌تر باشد.
شرکت ردوود متریالز (Redwood Materials) در همین راستا به دنبال تبدیل باتری‌های کارکرده خودروهای برقی به منابع ذخیره انرژی است. این شرکت با همکاری خودروساز آمریکایی ریویان (Rivian)، طرحی را دنبال می‌کند که در آن باتری‌های خارج‌شده از خودروها، پس از ارزیابی فنی، برای استفاده در تأسیسات صنعتی به کار گرفته می‌شوند. این رویکرد علاوه بر افزایش عمر مفید باتری‌ها، می‌تواند هزینه‌های مربوط به بازیافت و تأمین انرژی را نیز تحت تأثیر قرار دهد.
باتری‌های دست دوم خودروهای برقی چگونه دوباره استفاده می‌شوند؟
باتری خودروهای برقی با گذشت زمان و بر اثر شارژ و تخلیه مکرر، بخشی از ظرفیت اولیه خود را از دست می‌دهد. با این حال، کاهش توانایی باتری برای تأمین نیازهای یک خودرو لزوماً به معنای پایان عمر مفید آن نیست. باتری‌ای که دیگر برای رانندگی با برد و عملکرد مطلوب مناسب نیست، ممکن است همچنان ظرفیت کافی برای ذخیره برق در یک کارخانه یا مرکز صنعتی را داشته باشد.
در کاربردهای ثابت، محدودیت‌هایی مانند وزن باتری و فضای مورد نیاز برای نصب، اهمیت کمتری نسبت به خودرو دارند. به همین دلیل، برخی از باتری‌های کارکرده می‌توانند برای چندین سال دیگر در سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی مورد استفاده قرار بگیرند.
ردوود باتری‌های خارج‌شده از خودروهای ریویان را جمع‌آوری و وضعیت فنی آن‌ها را بررسی می‌کند. باتری‌هایی که شرایط لازم را داشته باشند، برای ذخیره انرژی به کار گرفته می‌شوند و باتری‌های نامناسب برای استفاده مجدد، می‌توانند وارد فرایند بازیافت شوند تا مواد ارزشمند موجود در آن‌ها بازیابی شود.
این فرایند به شرکت اجازه می‌دهد بین استفاده مجدد از باتری و بازیافت آن تمایز قائل شود؛ رویکردی که می‌تواند از هدررفت منابع جلوگیری کند و ارزش اقتصادی باتری‌های مستعمل را افزایش دهد.
ذخیره‌سازی ۱۰ مگاوات‌ساعتی در کارخانه ریویان
یکی از نمونه‌های عملی این فناوری، سامانه ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت ۱۰ مگاوات‌ساعت در کارخانه ریویان در شهر نرمال، ایالت ایلینوی آمریکا است. این سامانه از باتری‌های دست دوم استفاده می‌کند و به گفته ردوود، نخستین نمونه از این نوع در یک کارخانه تولیدی خودروساز آمریکایی به شمار می‌رود.
ظرفیت ۱۰ مگاوات‌ساعت معادل ۱۰ هزار کیلووات‌ساعت انرژی است. برای درک بهتر این رقم، چنین سامانه‌ای در شرایط ایده‌آل می‌تواند بار الکتریکی یک مگاواتی را به مدت ۱۰ ساعت تأمین کند؛ البته مدت واقعی تأمین برق به توان خروجی سامانه، بازده تجهیزات و میزان انرژی قابل استفاده باتری‌ها بستگی دارد.
این همکاری تنها به باتری‌های موجود در خودروهای از رده خارج‌شده محدود نمی‌شود. مراکز خدمات ریویان نیز می‌توانند منبعی برای تأمین باتری‌هایی باشند که در جریان تعمیرات یا سرویس‌های فنی از خودروها جدا می‌شوند. در نتیجه، بخشی از باتری‌هایی که در غیر این صورت ممکن است هزینه‌های حمل‌ونقل و مدیریت پسماند ایجاد کنند، می‌توانند به منابع ذخیره انرژی تبدیل شوند.
به این ترتیب، زنجیره‌ای میان تعمیر و نگهداری خودروهای برقی، بازیابی باتری‌ها و تأمین انرژی کارخانه‌ها شکل می‌گیرد. حتی این امکان وجود دارد که باتری‌های استفاده‌شده در خودروهای قبلی، در آینده به تأمین برق خطوط تولید خودروهای جدید کمک کنند.
چالش‌های فنی استفاده از باتری‌های کارکرده
استفاده مجدد از باتری‌های خودروهای برقی، برخلاف ظاهر ساده آن، به فناوری و مدیریت دقیق نیاز دارد. باتری‌ها ممکن است از نظر ترکیب شیمیایی، میزان فرسودگی، ظرفیت باقی‌مانده و سابقه استفاده با یکدیگر تفاوت داشته باشند. اگر این اختلاف‌ها به‌درستی مدیریت نشوند، عملکرد و قابلیت اطمینان کل سامانه ذخیره‌سازی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
ردوود تلاش می‌کند با استفاده از اطلاعات به‌دست‌آمده از بررسی و بازیابی باتری‌ها، شناخت دقیق‌تری از روند فرسودگی آن‌ها پیدا کند. این اطلاعات به مهندسان کمک می‌کند باتری‌های مناسب را انتخاب و ترکیب آن‌ها را در سامانه‌های ذخیره‌سازی بهینه کنند.
این شرکت همچنین مبدل‌های DC-DC و نرم‌افزارهای کنترلی اختصاصی توسعه می‌دهد. مبدل‌های DC-DC وظیفه تنظیم و تبدیل سطح ولتاژ جریان مستقیم را بر عهده دارند و نرم‌افزار کنترل نیز به مدیریت جریان انرژی میان باتری‌ها و سایر اجزای سامانه کمک می‌کند.
توسعه این تجهیزات می‌تواند انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی سامانه‌های ذخیره‌سازی ایجاد کند. همچنین، در صورت تأمین داخلی برخی تجهیزات، وابستگی به زنجیره تأمین خارجی و زمان انتظار برای تهیه بعضی قطعات کاهش می‌یابد؛ موضوعی که در پروژه‌های بزرگ زیرساختی اهمیت زیادی دارد.
نقش باتری‌های بازیافتی در تأمین برق مراکز داده هوش مصنوعی
یکی از مهم‌ترین بازارهای بالقوه برای این فناوری، مراکز داده است. گسترش هوش مصنوعی، پردازش ابری و خدمات دیجیتال، نیاز این مراکز به برق پایدار را افزایش داده است. از طرف دیگر، توسعه زیرساخت‌های انتقال و توزیع برق و نصب تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها و اینورترها ممکن است با تأخیرهای طولانی همراه باشد.
در چنین شرایطی، سامانه‌های ذخیره‌سازی باتری می‌توانند به مدیریت بهتر برق موجود کمک کنند. این سامانه‌ها انرژی را در زمان تولید یا دسترسی بیشتر ذخیره می‌کنند و هنگام افزایش مصرف یا کاهش تولید منابع تجدیدپذیر، آن را در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌دهند.
با این حال، باتری به‌تنهایی منبع تولید برق نیست. برای شارژ آن به انرژی نیاز است و ظرفیت ذخیره‌سازی نیز محدود است. بنابراین، استفاده از باتری‌های دست دوم نمی‌تواند جایگزین نیروگاه‌ها یا توسعه شبکه برق شود، اما می‌تواند در کنار سایر منابع انرژی، انعطاف‌پذیری و پایداری تأمین برق را افزایش دهد.
ترکیب انرژی خورشیدی با باتری‌های خودروهای برقی
برنامه گسترده‌تر ردوود، ترکیب باتری‌های دست دوم با پنل‌های خورشیدی و سایر منابع انرژی برای ساخت ریزشبکه‌های صنعتی است. ریزشبکه، سامانه‌ای محلی برای تولید، ذخیره و توزیع برق است که می‌تواند نیاز یک کارخانه، مجموعه صنعتی یا مرکز داده را تأمین کند.
در چنین ساختاری، برق تولیدشده از پنل‌های خورشیدی می‌تواند در زمان مناسب در باتری‌ها ذخیره شود و در ساعات شب یا هنگام کاهش تابش خورشید مورد استفاده قرار بگیرد. این روش به کسب‌وکارها کمک می‌کند وابستگی خود را به برق شبکه کاهش دهند و مصرف انرژی را بهتر مدیریت کنند.
البته میزان موفقیت این راهکار به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت تولید برق خورشیدی، الگوی مصرف، وضعیت باتری‌ها، هزینه نصب و شرایط اتصال به شبکه بستگی دارد. طراحی یک ریزشبکه اقتصادی و قابل اعتماد، به ارزیابی دقیق نیازهای هر محل و انتخاب تجهیزات متناسب با آن وابسته است.
عمر دوم باتری‌ها و آینده انرژی صنعتی
همکاری ردوود متریالز و ریویان نشان می‌دهد که باتری‌های خودروهای برقی پس از پایان عمر مفیدشان در خودرو، همچنان می‌توانند نقش مهمی در زیرساخت انرژی ایفا کنند. نمونه ۱۰ مگاوات‌ساعتی نصب‌شده در کارخانه ریویان در ایلینوی، تصویری از ظرفیت بالقوه این فناوری برای استفاده مجدد از منابع و ذخیره‌سازی برق ارائه می‌دهد.
با افزایش تقاضای انرژی در کارخانه‌ها و مراکز داده، به‌ویژه مراکزی که برای پردازش هوش مصنوعی فعالیت می‌کنند، ترکیب باتری‌های کارکرده با انرژی خورشیدی می‌تواند به یکی از راهکارهای مکمل برای مدیریت کمبود برق تبدیل شود. البته گسترش این فناوری به ارزیابی اقتصادی، تضمین ایمنی، مدیریت تفاوت‌های فنی باتری‌ها و دسترسی به منابع تولید برق کافی نیاز دارد.
در نهایت، استفاده مجدد از باتری‌های خودروهای برقی تنها یک راهکار برای کاهش ضایعات نیست؛ بلکه می‌تواند پلی میان صنعت خودرو، اقتصاد چرخشی و آینده تأمین انرژی باشد. اگر این مدل در مقیاس گسترده اقتصادی و عملیاتی شود، باتری‌هایی که زمانی خودروها را به حرکت درمی‌آوردند، ممکن است در مرحله بعد به تأمین برق کارخانه‌ها و مراکز داده کمک کنند.
