تبرز تقنية تخزين الطاقة بالهواء المضغوط داخل الصخور المسامية كحل استراتيجي مبتكر لمواجهة تحديات تخزين فائض الطاقة المتجددة.
ورغم أن جذور الفكرة تعود إلى تجارب استغلال كهوف الملح في ألمانيا خلال سبعينيات القرن الماضي، إلا أن أبحاثاً برتغالية حديثة كشفت عن إمكانات هائلة لهذه التقنية، تجعلها قادرة على تأمين احتياجات مدن كاملة من الكهرباء.
وتعتمد التقنية على استخدام فائض الكهرباء المولد من مصادر متجددة، مثل توربينات الرياح والألواح الشمسية، لتشغيل ضواغط تدفع الهواء عبر آبار إلى طبقات صخرية مسامية على أعماق تتراوح بين 500 و1000 أو 2000 متر.
ويوضح الباحث في مركز “GeoBioTec” بكلية العلوم والتكنولوجيا في جامعة “نوفا” لشبونة، ريكاردو بيريرا، في حديث لـ”يورونيوز”، أن العملية تحول الأرض إلى بطاريات عملاقة.
يملأ الهواء المضغوط الفراغات الصخرية دافعاً المياه المالحة غير الصالحة للشرب إلى الخارج، وذلك دون استخدام الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون، مما ينفي أي خطر للانفجارات أو تلوث مصادر الاستهلاك البشري. وعند الحاجة، يُسمح للهواء بالصعود والتمدد لتشغيل توربينات سطحية تولد الكهرباء دون حرق وقود.
سعة تخزينية هائلة تكفي مدناً كاملة
أظهرت دراسة مشتركة بين باحثين من جامعة “نوفا” ومعهد “دوم لويس” بجامعة لشبونة، نُشرت في مجلة “Geoenergy” البرتغالية، أن نظاماً “أديباتيكياً-إيزوبارياً” يُعد الأكثر ملاءمة لهذه العمليات.
ويوفر هذا النظام كثافة طاقة تصل إلى 156 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب، وبسعة تخزين قد تقارب واحد تيراواط ساعة عند أقصى عمق تشغيلي يبلغ 3000 متر في ظل ظروف مثالية، وهي كمية تقترب من حجم الاستهلاك لبعض المدن المتوسطة في البرتغال.
ويتماشى هذا التوجه مع أهداف المفوضية الأوروبية الساعية لرفع قدرتها التخزينية “الضرورية” من 55 جيغاواط حالياً إلى 200 جيغاواط بحلول عام 2030، حيث يستهدف الهواء المضغوط التخزين طويل الأمد بالاعتماد على موارد طبيعية، كبديل لهيمنة بطاريات أيونات الليثيوم، بغية حل اختناقات الشبكات وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
استقرار الشبكات وتجاوز الانقطاع الشامل
بالإضافة إلى السعة الضخمة، تدعم هذه التقنية نظام “بلاك ستارت”، الذي يتيح إعادة تشغيل النظام الكهربائي ذاتياً دون الحاجة للشبكة.
ويؤكد بيريرا أن التوافر الفوري للهواء المضغوط يسمح بتشغيل أو إيقاف النظام في لحظات، ما يسهم في استقرار الشبكات.
ويشير الباحث إلى أن هذه الميزة كانت ستساعد في إدارة وتخفيف آثار الانقطاع الشامل الذي ضرب شبه الجزيرة الأيبيرية عام 2025، مؤكداً أنها وإن لم تكن “وصفة سحرية”، إلا أنها توفر أداة حاسمة لإدارة قدرات الشبكة.
إمكانات جغرافية واسعة في البرتغال
أثبتت الأبحاث أن زيادة عمق الخزانات الصخرية يرفع من حجم الطاقة المحررة، مما يقيس الأثر المحتمل للتقنية على إزالة الكربون وزيادة الاستقلالية الطاقية في التجمعات الساحلية والمدن الصناعية.
وحددت الدراسة مدينتي لشبونة وألمادا كأبرز المناطق ذات الكثافة السكانية والصناعية العالية الجاهزة للاستفادة من التقنية. ويمتد ما يُعرف بـ”حوض لوزيتانيا” من لشبونة إلى أفيرو، ليقدم مساحة جيولوجية شاسعة قادرة على العمل كخزانات ضخمة، وهي منطقة صناعية تتمتع في الوقت ذاته بوفرة في مشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية والكهرومائية.
ويبين بيريرا أن نجاح التقنية في خفض استهلاك الغاز الطبيعي ليلاً بنسبة تتراوح بين 5% و15% في منطقة واحدة، سيحدث تأثيراً إيجابياً واسعاً على المستويين المحلي والوطني.
التشريعات تعرقل التنفيذ الفعلي
رغم الجدوى الاقتصادية التي يصفها بيريرا بـ”المجزية للغاية” مقارنة بتكاليف مشاريع الهيدروجين الأخضر المرتفعة، ما يزال التطبيق في البرتغال حبيس الأدراج.
وتتصدر الصين المشهد العالمي باستثمارات واسعة، فيما تخطط ألمانيا لمشاريع مماثلة تحتاج سنوات من الهندسة لتدخل الخدمة.
ويكمن العائق الرئيسي في البرتغال في الإطار التنظيمي؛ إذ تعود ملكية باطن الأرض للدولة، وفي ظل غياب تشريعات محددة تنظم تخزين الهواء المضغوط -على غرار قوانين تخزين ثاني أكسيد الكربون- تُمنع الشركات من إجراء أي دراسات تمهيدية لمشاريع تجريبية.
ويتطلب تنفيذ أي مشروع إطاراً زمنياً بين خمسة وعشرة أعوام لإتمام المسوحات الجيولوجية وحفر الآبار والتشغيل التجريبي، غير أن الباحث يرى أنه في حال إقرار القوانين، ستمتلك التقنية كافة مقومات الاستمرار البيئي لإدارة الشبكات وحل مشكلات الطاقة بتكاليف معقولة خلال عقد من الزمن.
