آیا لیتیوم، طلای دنیای مدرن خواهد بود؟

شاید بتوان باتری‌ها را از جمله وسایل فناورانه‌ای دانست که در سال‌های اخیر، دست کم پا به پای فناوری دیجیتال رشد نکرده‌اند. همچنان تمام شدن شارژ باتری گوشی هوشمند، از جمله مشکلاتی است که می‌تواند در طی روز برای ما پیش آید. همچنان بزرگترین مانع ما در استفاده‌ی گسترده از خودروهای الکتریکی، مسئله‌ی محدودیت باتری‌ها در ذخیره‌ی انرژی است. در ضمن باتری‌ها هنوز خیلی حجیم، سنگین و گران‌قیمت هستند. بنابراین در سال‌های آینده، مسابقه‌ی شرکت‌ها بر سر ساختن باتری‌های بهتر، ارزان‌تر و قدرتمندتر خواهد بود. شرکت‌ها در حال رقابت برای یافتن راه‌های بهتر ذخیره‌ی انرژی هستند، تا ما در هر زمان، مکان و به هر میزان به انرژی الکتریکی دسترسی داشته باشیم. ما تنها زمانی متوجه باتری‌ها می‌شویم که در حال تمام شدن هستند. رنگ آیکون‌ها قرمز شده و پیام‌های هشدار به نمایش در آمده است. تمام شدن باتری نفرینی است که دستگاه‌های قابل‌حمل امروزی بر ما نازل کرده‌اند.

همه‌ی ما هرروز به نحوی با این اتفاق شوم دست‌وپنجه نرم می‌کنیم، اما حقیقت این است که این مساله تنها به لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌های هوشمند محدود نمی‌شود. وقتی صحبت از انرژی باشد، می‌بینیم که هنوز در حال درجا زدن هستیم. خودروهای الکتریکی با آن سرعت دلخواه پیشرفت نمی‌کنند. چون روشی ارزان و پربازده برای تامین انرژی مورد نیاز این خودروها که  توانایی طی چندصد کیلومتر مسافت را به آن‌ها بدهد وجود ندارد. با این که گام‌های بلندی برای استفاده از انرژی باد، موج دریا و خورشید برای تولید برق پاک برداشته شده، اما فناوری‌های مورد استفاده برای ذخیره‌ی الکتریسیته، چند مرحله عقب‌تر هستند.

تمام شدن انرژی باتری‌ها، از جمله مشکلات روزمره‌ی ما به حساب می‌آیند

شرکت‌ها و دولت‌ها میلیاردها دلار را در بهبود فناوری‌های کنونی ساخت باتری سرمایه‌گذاری کرده و تا حدودی هم موفق بوده‌اند. پیشرفته‌ترین فناوری ذخیره‌ی انرژی را احتمالا می‌توان همین الان در جیب شما و دو میلیارد انسان دیگر در سرتاسر دنیا پیدا کرد. باتری‌های لیتیوم-یونی که در بیش‌تر گوشی‌های هوشمند امروزی به کار رفته، در اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ و از خاکستر فناوری در حال مرگ نوارهای کاست به دنیا آمدند. به گفته‌ی «جف چمبرلین» (Jeff Chamberlain) از «آزمایشگاه ملی آرگون» (Argonne National Laboratory) در شیکاگو، ظهور لوح های فشرده، شرکت ژاپنی «سونی» را بر آن داشت تا استفاده‌ی جدیدی برای تجهیزات تولید نوار کاست‌اش پیدا کند. آن‌ها به جای پوشاندن نوارها با فیلم‌های مغناطیسی که می‌توانستند داده‌ها را ذخیره کنند، آن‌ها را با لایه‌های چسبناک یک الکترود که می‌توانست انرژی الکتریکی را ذخیره کند پوشاندند.

باتری‌ لیتیوم-یونی که در بیش‌تر گوشی‌های هوشمند امروزی به کار رفته، در اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰ و از خاکستر فناوری در حال مرگ نوارهای کاست به دنیا آمد

کشف جادویی

اولین باتری‌های لیتیوم-یونی در حقیقت نوارهایی از این الکترودها بودند که مانند نوار کاست، در یک استوانه پیچیده شده بودند. این باتری‌ها بسیار بهتر از دیگر فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی زمان خود بودند. باتری‌های نیکل-هیدرید کادمیم و نیکل-هیدرید فلز از تغییرات شیمیایی در سطح دو الکترود که درون آن‌ها قرار گرفته بود، برای جابه‌جا کردن یون‌های هیدروکسید باردار و پروتون‌ها، یعنی شارژ شدن و خالی شدن، استفاده می‌کردند. این فناوری جدید یون‌های لیتیوم را جایگزین یون‌های دیگر کرد، با این تفاوت که یون‌ها در یک فرآیند شیمیایی به نام «اینترکالیشن» (intercalation) در شکاف‌های نانومتری موجود در ماده‌ی الکترودها قرار گرفته یا از آن‌ها خارج می‌شدند.

لیتیوم یک فلز سبک است، به همین دلیل نسبت به وزن‌اش یون‌های زیادی دارد که می‌توانند انرژی را در خود ذخیره کنند و همین باعث شده که باتری‌های لیتیوم-یونی کوچک‌تر اما قدرتمندتر باشند. باتری‌های لیتیوم-یونی ناگهان کل بازار را تسخیر کردند و شیوع لوازم الکترونیکی شخصی مانند دوربین‌های هندی‌کم، گوشی‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها هم در این سیر صعودی نقش داشتند. البته باتری‌های لیتیوم-یونی هنوز در بسیاری از ابعاد زیر سایه‌ی باتری‌های سرب- اسید به کار رفته در تمام خودروهای موجود قرار دارند. اما به گزارش شرکت تحقیقاتی فرانسوی «اویسن» (Avicenne)، در سال ۲۰۱۵، باتری‌های لیتیوم یونی تقریبا یک‌سوم سرمایه‌ی هزینه‌شده در زمینه‌ی باتری‌های قابل‌شارژ و نزدیک به یک‌شش‌ام کل انرژی ذخیره‌شده را به خود اختصاص داده‌اند.

در همین حین عملکردشان هم به میزان قابل توجهی بهبود پیدا کرده است. باتری‌های لیتیوم-یونی کنونی نسبت به باتری‌های لیتیوم-یونی اولیه می‌توانند تا سه برابر انرژی بیشتری ذخیره کنند. موفقیت پشت موفقیت برای این باتری‌ها به دست آمد و آن‌ها توانستند راهشان را به وسایل دیگر مانند خودروهای الکتریکی هم باز کنند. برای مثال، خودروی الکتریکی «مدل S» ساخته‌ی «تسلا موتورز» (Tesla Motors)، شرکتی که متعلق به یکی از کارآفرین‌های بزرگ به نام «ایلان ماسک» (Elon Musk) است، از هزاران باتری لیتیوم یونی که بین محورهایش قرار گرفته‌، نیرو می‌گیرد. این خودرو می‌تواند در ۳/۱ ثانیه به سرعت ۹۵ کیلومتر بر ساعت برسد و مسافت ۴۳۰ کیلومتر را با یک بار شارژ باتری طی کند. با این حال شارژ کردن آن ساعت‌ها طول می‌کشد.

باتری‌های لیتیوم-یونی در طول دو دهه چنان موفق ظاهر شدند که توانستند از گوشی هوشمند گرفته تا درون خودروهای الکتریکی استفاده شوند

البته تسلا به همین قانع نیست. باتری‌های لیتیوم-یونی آن‌قدر برای این شرکت مهم هستند که آن‌ها با احداث یک کارخانه‌ی غول‌پیکر در حومه ی شهر «رنو» (Reno) در ایالت «نوادا» (Nevada) در تولید این باتری‌ها به خودکفایی رسیده‌اند. طبق برنامه‌های تسلا، از سال ۲۰۲۰ به بعد، تعداد باتری‌های ساخت این شرکت در هر سال برابر با کل باتری‌های ساخته‌شده‌ی جهان در سال ۲۰۱۳ خواهد بود. این میزان برای به راه انداختن ۵۰۰ هزار خودروی الکتریکی کافی است. هزینه‌ی ساخت این باتری‌ها هم به میزان ۳۰ درصد کاهش پیدا خواهد کرد.

جزییات برنامه‌ی تسلا بر ما پوشیده است اما رسیدن به چنین هدفی احتمالا به معنی تغییر روش ساخت باتری‌های لیتیوم-یونی خواهد بود. علی‌رغم جذاب بودن این طرح، باید خاطرنشان کرد که هزاران باتری مدل S در حقیقت از زادگان همان باتری‌های نواری اولیه هستند. به عقیده‌ی چمبرلین، «برای نزدیک به ۲۵ سال، ما در حال استفاده از یک فرآیند تولید ناقص هستیم، فقط به این دلیل که حاضر و آماده بوده است. حالا زمانی شرکت‌های بزرگ متوجه این موضوع شده‌اند که تولید باتری‌های لیتیوم-یونی تبدیل یک صنعت ۱۵ میلیارد دلاری شده است.»

البته این مساله فقط توجه شرکت‌های بزرگ را به خود معطوف نساخته. یک شرکت تازه‌تاسیس کوچک به نام 24M واقع در شهر «کمبریج» (Cambridge) در ایالت «ماساچوست» (Massachusetts) موفق به جذب ۵۰ میلیون دلار سرمایه برای یک روش ساخت جایگزین شده است. این شرکت روشی را کشف کرده است که در آن دیگر نیازی به استفاده از کوره برای خشک کردن محلول آبکی حاوی الکترودهای مثبت و منفی باتری نیست. با این کار مراحل تولید ساده تر شده، در مصرف انرژی صرفه جویی می‌شود و چگالی انرژی باتری هم افزایش می‌یابد. هم‌چنین این شرکت ادعا می‌کند که روش آن‌ها هزینه‌های تولید را به نصف می‌رساند. به گفته‌ی «جورج کرب‌تری» (George Crabtree)، دانشمند مواد در آرگون، «اگر این روش کار کند، به سرعت همه آن را اجرا خواهند کرد.»

باید در آینده از روش‌های بهتری برای تولید باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده شود تا این باتری‌ها ارزان‌‌تر شوند

خیلی خیلی داغ

همکار کرب‌تری در آرگون، یعنی چمبرلین، خود عضوی از ائتلاف بین چند شرکت و چندین دانشمند است که برنامه‌های خاص خود را برای بهبود باتری‌های لیتیوم-یونی در سر دارند. مانند پروژه‌ی تسلا، جزییات برنامه علنی نشده، اما ایده‌ی اصلی پشت این برنامه استفاده از روکش‌های مورد استفاده برای افزایش طول عمر مفاصل مصنوعی جهت ساخت باتری‌هایی با الکترودهای خشک است. به گفته‌ی چمبرلین، چندین فرآیند در حال آزمایش هستند تا بالاخره رویکردی که بهترین عملکرد را دارد پیدا شود.

از جمله مشکلات باتری‌های لیتیوم-یونی این است که گاهی اوقات آتش می‌گیرند

در حال حاضر فناوری لیتیوم-یون از مقبولیت بالایی برخوردار است، یعنی اینکه استخوان‌بندی زیرساخت‌های کنترل انرژی لااقل در آینده‌ی نزدیک وابسته به این فناوری خواهد بود. اما این فناوری ایراداتی هم دارد. لیتیوم با حرارت زیادی می‌سوزد که این باعث شده شارژ کردن بیش از حد باتری‌های حاوی آن بسیار خطرناک باشد. در سال ۲۰۰۶، سونی ۶ میلیون باتری لپ‌تاپ را که خودبه‌خود آتش گرفته بودند جمع‌آوری کرد. در ژانویه‌ی سال ۲۰۰۳، نسل بعدی هواپیماهای «دریم‌لاینر» (Dreamliner) «بویینگ» هنگام فرود بدون سرنشین در فرودگاه لوگان شهر بوستون آتش گرفت. بویینگ نرم‌افزارش را به‌روز کرد و سیستم‌های کنونی شرایط را تحت کنترل خود دارند. اما فناوری‌هایی که نیاز به نظارت همه‌جانبه جهت جلوگیری از آتش گرفتن دارند نمی‌توانند چندان ایده‌آل باشند.

یکی از مشکلات باتری‌های لیتیومی این است که ممکن است تحت شرایط خاص آتش بگیرند

همه‌ی مشکلات باتری‌های لیتیوم-یونی را نمی‌توان به همین راحتی حل کرد. محدودیت‌های الکتروشیمیایی آن اجازه نمی‌دهند که بتواند انرژی بیش‌تری ذخیره کند. در ضمن هزینه‌ی ساختش هم در حال رسیدن به پایین‌ترین حد ممکن است و دیگر از حدی خاص کمتر نمی‌شود. این مسئله برای استفاده‌های در حجم زیاد بالا مشکل‌ساز خواهد بود. به عقیده‌ی کرب‌تری «می توان هزینه‌اش را تا ۳۰ درصد کاهش داد اما دیگر از آن کم‌تر نخواهد شد. اگر خودروهای الکتریکی واقعا بخواهند با هم‌تایان بنزینی خود رقابت کنند، نسلی جدید از باتری‌ها باید معرفی شود.»

به عقیده‌ی «رشید یازامی» (Rachid Yazami) از «دانشگاه فناوری نانیانگ» (Nanyang Technological University) در سنگاپور، این یعنی ماده‌ی شیمیایی پایه‌ی ساخت آن‌ها باید تغییر کند. به عقیده‌ی یازامی، پیشرفت‌های قابل توجهی با باتری‌های لیتیوم-یونی به دست آمده است اما این باتری‌ها دیگر پاسخگوی نیازهای روزافزون امروز نیستند. به گفته‌ی او، «مردم می خواهند باتری خودروهای الکتریکی‌شان به سرعت شارژ شود و با یک بار شارژ ۸۰۰ کیلومتر رانندگی کنند.»

لیتیوم انتخاب بسیار خوبی برای ذخیره‌ی مقدار زیادی انرژی در حجم کم است، به طوری که بسیاری از طرح‌های دیگر برای باتری‌های امروزی هم از این عنصر بهره می‌برند. یکی از این طرح‌ها باتری لیتیوم-سولفور است که انرژی را، به جای قرار دادن یون‌ها در شکاف‌های ساختاری، با استفاده از پیوندهای شیمیایی ذخیره و آزاد می‌کند. این باتری‌ها خطر آتش گرفتن ندارند و اگرچه هنوز به صورت تجاری به تولید انبوه نرسیده‌اند، اما چگالی انرژی‌شان در حال حاضر سه‌برابر بهترین باتری‌های لیتیوم-یونی است.

دشت‌های نمک بولیوی بزرگ‌ترین منبع لیتیوم در دنیا هستند

با این حال، وابسته بودن به لیتیوم به نظر چندان آینده‌ی خوبی نخواهد داشت. برای مثال، با این‌که این عنصر به وفور یافت می‌شود، اما بازارهای بین‌المللی دسترسی چندانی به آن ندارند. بزرگ‌ترین منابع لیتیوم، در شیلی و بولیوی واقع شده‌اند که به طور مشترک بیش از ۴۰ درصد کل لیتیوم زمین را در اختیار دارند. لیتیوم در این کشورها در یک کلرید آب شور، به همراه دیگر نمک‌های فلز، در زیر بزرگ‌ترین دشت های نمک دنیا، یعنی «سالار اویونی» (Salar de Uyuni) یافت می‌شود. استخراج لیتیوم از آب نمک ارزان‌تر، و از لحاظ زیست‌محیطی کم‌خطرتر از استخراج آن از سنگ‌های معدنی است. اما علی‌رغم تقاضای بالا، بولیوی هنوز به شرکت‌های خارجی اجازه‌ی استخراج نداده است. این کشور اصرار دارد که لیتیوم استخراج‌شده برای ساخت محصولاتی مانند باتری و خودروهای الکتریکی در داخل این کشور استفاده شده و سپس صادر شوند.

یازامی یکی از محققانی است که دنبال عنصری جایگزین برای ساخت باتری هستند. یازامی هم اطلاعات زیادی را فاش نکرده و به گفتن این بسنده کرد که آزمایشگاه‌اش در حال کار کردن بر روی سیستمی است که از عناصری به مراتب فروان‌تر از لیتیوم استفاده می‌کند. به گفته ی او، «اگر من به شما بگویم که می‌توانم نوعی باتری بسازم که در ۱۵ ثانیه شارژ شده و یک هفته دوام می‌آورد، بی‌شک خوشحال خواهید شد. این دقیقا همان کاری است که ما در حال انجامش هستیم.»

به طور کلی، با این همه عنصر موجود در طبیعت، مدت‌هاست که آزمون و خطا تنها راه ساخت باتری‌های بهتر بوده است. به گفته‌ی چمبرلین: «تحقیقات مرسوم در زمینه‌ی باتری، نیاز به آزمایش‌های تجربی دارد. شما از دانسته‌هایتان برای بررسی یک ماده استفاده کرده و سپس آن را آزمایش می‌کنید.»

در آینده احتمالا مجبور می‌شویم برای ساخت باتری، به دنبال عناصری به صرفه‌تر از لیتیوم برویم

اما این رویه در حال تغییر کردن است. ما در حال استفاده از موهبت‌های انقلاب اطلاعات برای آغاز انقلابی مشابه در زمینه‌ی انرژی هستیم. ابررایانه‌ها یکی از این موهبت‌ها هستند. با استفاده از ابررایانه‌ها، می‌توان به سرعت ترکیبات بسیاری از عناصر را با نسبت‌های مختلف آزمایش کرد تا به چگالی انرژی و زمان شارژ شدن مطلوب رسید. به گفته‌ی چمبرلین: «ما در حال استفاده از این داده‌ها برای پیدا کردن سوزن‌ها در انبار کاه عناصر هستیم.»

یکی از این سیستم‌ها «ژنوم الکترولیت» (Electrolyte Genome) است، برنامه‌ای که به دست محققان آرگون، با هم‌کاری «آزمایشگاه ملی لارنس برکلی» (Lawrence Berkeley National Laboratory) در کالیفرنیا، طراحی شده است. این برنامه با سرعت زیادی هزاران ترکیب شیمیایی مختلف را برای ساخت باتری آزمایش کرده و ترکیب‌های دارای پتانسیل را نشان می‌دهد. با استفاده از این برنامه، محققان آرگون به تازگی نمونه‌ی آزمایشی یک باتری را ساخته‌اند که به جای یون‌های لیتیوم از یون‌های منیزیم استفاده می‌کند. با این حال، یون‌های منیزیم غالبا در مولکول‌های بزرگ در ترکیب با دیگر عناصر پیدا می‌شود. البته شبیه‌سازی‌ها راه‌حل‌هایی برای این مشکل هم ارایه کرده‌اند.

یک راه‌حل دیگر استفاده از باتری‌های سیال است. در این نوع باتری‌ها، مواد ذخیره‌کننده به صورت حل‌شده در یک محلول هستند، که امکان استفاده از طیف گسترده‌ای از ترکیبات عنصری مختلف را فراهم می‌آورد. باتری‌های سیال چگالی انرژی کم‌تری نسبت به باتری‌های ساخته‌شده با فناوری‌های پیشروی روز دارند اما در عوض هزینه‌ی تمام‌شده‌ی ساخت آن‌ها بسیار کم‌تر است. به گفته‌ی کرب‌تری، «ما به دنبال عناصر و مولکول‌های مستعدی می‌گردیم که بسیار فراوان و تطبیق‌پذیر باشند.» تا به حال ۱۶ هزار ترکیب مختلف شبیه‌سازی شده‌ است.

ذخیره‌ی انرژی خورشیدی

«جف دان» (Jeff Dahn) از «دانشگاه دالهوزی» (University of Dalhousie) در «نوا اسکوشیا» (Nova Scotia) در کانادا می‌گوید که کاهش هزینه‌ی ساخت باتری‌های خوب، می‌تواند حتی مهم‌تر از افزایش چگالی انرژی آن‌ها باشد. برای مثال، به عقیده‌ی او، مدل S خودروی بسیار خوبی است و «تنها مشکل‌اش قیمت بسیار بالای آن است.»

وقتی به مسایلی فراتر از خودروهای الکتریکی بیندیشیم، می‌بینیم که این مساله کاملا صحیح است، مسایلی مانند ذخیره‌ی انرژی در شبکه‌ی برق‌رسانی است. تقاضا برای برق در ساعات مختلف شبانه‌روز و در فصول مختلف سال متفاوت است. در حال حاضر انرژی مورد نیاز برای مواقع اوج مصرف به صورت گاز طبیعی و ذغال‌سنگ ذخیره شده است. این سوخت‌های فسیلی در نیروگاه‌های پشتیبان برای زمانی که تقاضا بالا باشد در نظر گرفته شده‌اند.

منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید، باد و موج پیش‌بینی‌ناپذیر هستند. ابری شدن هوا، تغییر سرعت وزش باد و امثال این موجب تولید نامنظم انرژی شده که لزوما با میزان مصرف مطابقت ندارند. به گفته‌ی چمبرلین: « انرژی باد و خورشید را نمی‌توان بالا و پایین کرد. هیچ کنترلی نمی‌توان روی آن داشت. نمی‌توانیم به باد بگوییم کی بوزد و به خورشید بگوییم کی بتابد. بنابراین ما باید بتوانیم هرطور که شده انرژی خورشیدی را ذخیره کنیم.»

از جمله مشکلات استفاده از انرژی خورشیدی، غیر قابل اعتماد بودن آن است

دلیل اصلی این مشکل را می‌توان سیستم توزیع برق قدیمی دانست که ما را مجبور به استفاده‌ی فوری انرژی الکتریکی تولیدشده می‌کند. برای مثال، در بیستم مارس امسال، خورشیدگرفتگی به مدت یک ساعت، دوسوم ظرفیت تولید انرژی خورشیدی آلمان را از کار انداخت. مسئولین شبکه‌ی الکتریکی که از این اتفاق آگاه بودند، به منابع جایگزین مانند ذغال‌سنگ، گاز و سیستم‌های هیدروالکتریک پناه بردند. اگر می‌شد این انرژی را ذخیره کرد، آن خورشیدگرفتگی دیگر اصلا اتفاق مهمی تلقی نمی‌شد.

اما باتری‌های مورد استفاده در شبکه‌ی الکتریکی باید بسیار ارزان باشند تا بتوانند با سوخت‌های فسیلی رقابت کنند. به گفته‌ی چمبرلین، «سوراخ کردن زمین یک راه‌حل بسیار ارزان برای تامین انرژی مورد نیازمان است. پس از سال‌ها مهندسی، ما به جایی رسیدیم که این روش برای‌مان بسیار سودآور و موثر است.»

انرژی‌های پاک مثل خورشید و باد قابل اعتماد نیستند و همیشه وجود ندارند. بنابراین باید به دنبال باتری‌هایی برای ذخیره کردن انرژی الکتریکی حاصل از آن‌ها باشیم

باتری‌های لیتیوم-یونی یکی از گران‌ترین راه‌ها برای ذخیره‌ی انرژی هستند. با این حال، با استفاده از قانون‌گذاری، ذخیره‌ی انرژی شبکه‌ی برق‌رسانی با استفاده از این فناوری به زودی اتفاق خواهد افتاد. کالیفرنیا در سال ۲۰۱۴ لایحه‌ای را تصویب کرده که بر اساس آن شرکت‌های تولید انرژی موظف‌اند تا سال ۲۰۲۲ ظرفیت ذخیره‌سازی ۱/۳ گیگاوات را در شبکه‌ی الکتریکی ایجاد کنند. این میزان برابر با مقدار انرژی تولیدشده توسط یک ایستگاه نیروی گازی بزرگ است و می‌تواند یک‌چهل‌ام متوسط نیاز این ایالت را در هر لحظه برآورده کند. هدف این کار ذخیره‌ی انرژی منابع تجدیدپذیر در زمان مصرف پایین و استفاده از آن در زمان اوج مصرف است.

ما باید به دنبال روش‌هایی برای ذخیره‌ی انرژی تولید شده از منابع پاک باشیم

در پاسخ به این لایحه که اواخر سال گذشته تصویب شد، شرکت «ادیسون کالیفرنیای جنوبی» (Southern California Edison) شرکت تازه‌تاسیس ویرجینیایی (AES Energy Storage) را مامور ساخت یک باتری لیتیوم-یونی غول‌پیکر کرده است. این باتری که بزرگ‌ترین باتری ساخته‌شده در جهان خواهد بود، می‌تواند ۱۰۰ مگاوات نیرو را برای مدت‌زمان ۴ ساعت فراهم کند که برای تامین برق ۸۰ هزار خانه‌ی متوسط آمریکایی کافی است. به گفته‌ی چمبرلین: «حساب و کتاب که کنیم، می‌بینیم که باید نیم میلیارد دلار در شبکه‌ی برق‌رسانی هزینه کنیم.»

شرکت‌های دیگر مانند «سامسونگ» و «زیمنس» در حال حاضر محصولاتی ارایه می‌کنند که می‌توانند به عنوان پشتیبان برای شبکه‌ی الکتریکی استفاده شوند. اما این تجهیزات هم‌چنان گران هستند و تنها می‌توانند مدت‌زمان کمی را پوشش دهند. انجام دادن چنین کاری در کل شبکه کار بسیار سختی است. «دان»، که آزمایشگاه‌اش به تازگی یک قرارداد تحقیقاتی پنج‌ساله را با تسلا امضا کرده، می‌گوید: «مقیاس این کار غیرقابل‌تصور است.» طبق محاسبات او، ذخیره‌سازی خروجی شرکت صنایع همگانی محلی خودشان، یعنی Nova Scatia Power برای ۲۴ ساعت نیازمند یک و نیم برابر تمام باتری‌های ساخته شده در امسال است.

در نهایت، راه‌حل می‌تواند در مقیاسی بسیار کوچک‌تر نهفته باشد، یعنی هر کس بتواند انرژی مورد نیاز خود را ذخیره کند. تسلا یکی از شرکت‌های فعال در این زمینه است. این شرکت اخیرا دستگاهی را معرفی کرده است به نام «پاوروال» (Powerwall)، که برای استفاده‌های خانگی یا در محل کار طراحی شده. این دستگاه از همان باتری‌های مورد استفاده در خودروهای الکتریکی استفاده کرده و می تواند انرژی الکتریکی تولید شده از منابع تجدیدپذیر را برای استفاده در طول روز ذخیره کند.

به عقیده‌ی «فیلیپ گرونوالد» (Philipp Grünewald)، محقق انرژی در «دانشگاه آکسفورد»، اگر چنین سیستم‌هایی همه‌گیر شوند، آن‌گاه آگاهی ما در مورد این که انرژی مصرفی ما از چه منابعی می‌آید و این که رفتار ماچه تاثیراتی بر تولید و استفاده از آن دارد بیش‌تر می‌شود. به گفته‌ی او، «باتری‌ها می تواند این حس خوب را به شما بدهند که شما چیز ارزشمندی برای داد و ستد در اختیار دارید.» او سیستمی را تصور می‌کند که در آن شرکت‌های تامین‌کننده‌ی برق، باتری‌های کوچکی را به رایگان در خانه‌ی مشتریان خود قرار دهند و در ازای تعرفه‌های ارزان‌تر بتوانند از انرژی ذخیره‌شده توسط آن‌ها برای بهبود کل شبکه‌ی الکتریکی استفاده کنند. با این حال این مساله نیازمند توافق بین شرکت‌ها و مشتریان است.

به گفته‌ی چمبرلین، پیش‌بینی تغییراتی که انقلاب باتری‌ها به همراه خواهد داشت سخت است، همان‌طور که پیش‌بینی تاثیرات انقلاب اطلاعات تا یک دهه‌ی پیش سخت بود. اما چیزی که مسلم است این است که مردم قادر خواهند بود به اختیار خود به تولید، ذخیره‌سازی و مصرف انرژی الکتریکی بپردازند. به گفته‌ی او، «باتری‌ها پایه‌گذار آزاد شدن انرژی الکتریکی خواهند بود.»

برای یک جمعیت روبه‌رشد که نیاز به انرژی را بیش از پیش احساس می‌کند، نسل بعدی باتری‌ها باید هرچه زودتر معرفی شود. به گفته‌ی یازامی، «ما در مرز یک انقلاب انرژی هستیم. می‌دانیم که سوخت‌های فسیلی راه‌حل خوبی نیستند، اما بدون انرژی فاتحه‌ی ما خوانده است.»

‌

منبع: Newscientist