English
در سال ۲۰۲۰، بزرگترین باتری لیتیوم-یون جهان به شبکهی برق کالیفرنیای جنوبی متصل شده است و قادر به تولید ۲۵۰ میلیون وات است، یا برای تامین برق حدود ۲۵۰ هزار خانه کافیست. اما در حقیقت این بزرگترین باتری جهان نیست: دو دریاچه هستند.
چگونه دو دریاچه می‌توانند باتری باشند؟
برای پاسخ به این سوال بهتر است ببینیم باتری چیست:
باتری چیزی است که انرژی را ذخیره می‌کند و در زمان مورد نیاز آن را آزاد می‌کند.
یک نمونه باتری‌های لیتیوم-یون هستند که نیروی لازم برای راه‌اندازی تلفن، لپتاپ و خودروی ما را تامین می‌کنند. این باتری‌ها انرژی را در یون‌های لیتیوم ذخیره می‌کنند. جهت آزاد کردن انرژی، یون از الکترون خود جدا می‌شود، سپس در طرف دیگر باتری به شکل یک مولکول جدید با انرژی کم‌تر به هم پیوند می‌خورند.
چگونه این دو دریاچه انرژی را ذخیره و آزاد می‌کنند؟
اول این‌که یکی از این دو در ارتفاع ۳۰۰ متر بالاتر از دیگری قرار دارد. نیروی برق پمپ‌هایی را راه‌اندازی می‌کند که میلیاردها لیتر آب را از دریاچه‌ی پایین به سمت دریاچه‌ی مرتفع‌تر هدایت می‌کنند. به این شکل با اعمال انرژی پتانسیل گرانشی اضافه به آب، انرژی ذخیره می‌شود. سپس زمانی که نیاز مبرم به نیروی برق وجود دارد، با باز شدن دریچه‌ها آب به سمت پایین جاری می‌شود و ۶ توربین غول‌پیکر را به گردش در می‌آورد که می‌توانند ۳ میلیون وات را به مدت ۱۰ ساعت تولید کنند.
ما به باتری‌های غول‌پیکر بیشتری نیاز خواهیم داشت. دلیل این نیاز آن است که در حال حاضر تولید نیروی برق مورد نیاز جهان سبب تولید گازهای گلخانه‌ای مضر می‌شود: سالانه ۱۴ میلیارد تن. ما باید این عدد را به صفر برسانیم. اما بسیاری از منابع انرژی پاک قادر به تولید نیروی برق به صورت ۷/۲۴ نیستند. پس برای چنین تغییری نیازمند راهی جهت ذخیرهی برق برای زمان مورد نیاز هستیم.
این یعنی ما به باتری‌هایی در مقیاس شبکهی برق نیازمندیم: باتری‌هایی چنان بزرگ که برق چندین شهر را تامین کنند.
متاسفانه هیچ یک از دو باتری غول‌پیکری که تا به حال در موردشان صحبت کردیم قادر به حل این مشکل نیستند. طراحی دو دریاچه نیازمند جغرافیای خاص، زمین بسیار وسیع و هزینه‌ی اولیه جهت ساخت است. باتری غول‌پیکر لیتیوم-یون واقع در کالیفرنیا، در عین حال، می‌تواند انرژی حدود ۲۵۰ هزار خانه را تامین کند، بله، اما فقط به مدت یک ساعت.
باتری‌های لیتیوم-یون برای وسایلی که توان بسیار زیادی ندارند عالی است. اما برای ذخیرهی انرژی فراوان باید بسیار بزرگ و سنگین باشند. به همین دلیل هواپیمای الکتریکی وجود ندارد: بهترین هواپیمای الکتریکی می‌تواند فقط ۲ نفر را به میزان ۱۰۰۰ کیلومتر با یک بار شارژ جابجا کند، در غیر اینصورت باتری‌هایش برای پرواز بیش از حد سنگین خواند بود. یک جت تجاری معمولی می‌تواند با یک بار سوختگیری با ۳۰۰ نفر مسافت ۱۴۰۰۰ کیلومتر را طی کند. باتری‌های لیتیوم-یون همچنین به فلزات سنگین مشخصی برای ساخت نیاز دارند. این منابع محدود هستند و استخراج آن‌ها معمولا باعث آسیب‌های زیست-محیطی می‌شود.
ایده های دیگر ساخت باتری
مخترعان از سراسر جهان به چالش ساخت باتری‌هایی که نیازهای ما را تامین کند پاسخ مثبت می‌دهند، بسیاری از آن‌ها حتی از آن دو دریاچه نیز عجیب‌تر هستند.
یک شرکت در حال ساخت یک باتری آسمان‌خراش است. زمان تابش خورشید یک جرثقیل که با انرژی خورشیدی کار می‌کند، بلوک‌هایی را روی یکدیگر قرار می‌دهد تا یک برج تشکیل شود. در شب چرثقیل‌ها اجازه می‌دهند تا بلوک‌ها توسط نیروی جاذبه به سمت پایین کشیده شوند و از نیروی حاصل شده برای چرخاندن ژنراتورها استفاده می‌کنند.
با وجود چند شکست زودهنگام، یک روش امیدوار کننده‌ی دیگر حرارت دادن نمک تا زمانی است که ذوب شود. نمک مذاب را می‌توان تا زمانی که نیاز مبرم به نیروی برق باشد نگهداری کرد، سپس برای جوشاندن آب بکار می‌روند. بخار حاصل شده توربین‌هایی را می‌چرخاند که الکتریسیته تولید می‌کنند.
یک ایده‌ی دیگر: باتری زیستی ساخته شده از کاغذ که انرژی خود را از باکتریها می‌گیرد و با آب دهان فعال می‌شود. باکتریها با سوزاندن گلوکز انرژی را به شکل الکترون آزاد می‌کنند، و دست کم یک گونه‌ی باکتری می‌تواند آن الکترون‌ها را به خارج از غشا خود انتقال دهد، این‌گونه چرخه تکمیل می‌شود. با این‌که این باتری‌ها توان لازم برای تامین انرژی یک شهر یا حتی یک خانه را ندارند، نگرانی پسماند و هزینه‌ی باتری‌های سنتی را نیز به همراه ندارند.
از دریاچه‌های کوهستانی وسیع تا باکتری‌های میکروسکوپی، از باتری‌های آب شور که نیازی به فلزات سنگین ندارند تا باتری‌های هسته‌ای که در ماموریت‌های فضایی استفاده می‌شوند، ما دایم در حال تجدید نظر در مورد این مساله هستیم که باتری چه می‌تواند باشد. باتری غیر قابل انتظار بعدی شاید درست جلوی چشم ما باشد ولی قادر به دیدن آن نباشیم — در انتظار کشف شدن و کمک به ما جهت دستیابی به آینده‌ای پایدار.
