تسارعت وتيرة التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم في إطار السعي لمكافحة تغير المناخ والحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري. ومع ذلك، يظل التحدي الرئيسي في الطاقة المتجددة هو تقلباتها وعدم استمراريتها. لحل هذه المشكلة، تعتبر تقنيات تخزين الطاقة الفعالة ضرورة حتمية. من بين هذه التقنيات، تُعد بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال (Redox Flow Batteries) واحدة من الحلول الواعدة التي توفر طريقة قابلة للتطوير لتخزين كميات كبيرة من الطاقة.

توفر دورة تصميم واستخدامات بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال المقدمة من الأكاديمية البريطانية للتدريب والتطوير، للمشاركين فهماً عميقاً للمبادئ الأساسية والاعتبارات التصميمية لهذه البطاريات، بالإضافة إلى تطبيقاتها في نظم تخزين الطاقة والطاقة المتجددة. هذه الدورة مثالية للمهنيين العاملين في تصميم وتنفيذ وتحسين أنظمة تخزين الطاقة، خاصةً في مجالات دمج الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة على نطاق واسع.

الفئة المستهدفة

• محترفو تخزين الطاقة العاملين في تقنيات البطاريات وأنظمة الطاقة على نطاق واسع.
• مهندسو الطاقة المتجددة المهتمون بحلول تخزين الطاقة لأنظمة الطاقة الشمسية والرياح.
• الباحثون والمطورون الذين يتطلعون لاستكشاف الابتكارات في كيمياء البطاريات وتكنولوجيا تخزين الطاقة.
• مديرو المشاريع في الصناعات مثل الطاقة والمرافق الذين يشاركون في مشاريع تخزين الطاقة على نطاق واسع.
• الطلاب والخريجون المهتمون بتكنولوجيا تخزين الطاقة والطاقة المستدامة.

أهداف البرنامج

في نهاية البرنامج التدريبي سوف يتعرف المشاركون على:

• المبادئ الأساسية وعملية بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
• المكونات الرئيسية والاعتبارات التصميمية المهمة لأداء بطارية تدفق الأكسدة والاختزال.
• تقييم مزايا وعيوب بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال مقارنة بتقنيات تخزين الطاقة الأخرى.
• التطبيقات الرئيسية لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في نظم تخزين الطاقة ودمج الطاقة المتجددة.
• تحليل الإمكانيات المستقبلية لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في تخزين الطاقة على نطاق واسع وتحقيق استقرار الشبكة.

• نظرة عامة على تقنيات تخزين الطاقة
  • أهمية تخزين الطاقة في مشهد الطاقة الحديث.
  • مقارنة بين بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال والتقنيات الأخرى لتخزين الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون، والرصاص الحمضية، والطاقة الكهرومائية.
  • دور تخزين الطاقة في تسهيل دمج الطاقة المتجددة في الشبكة.
• مبادئ عمل بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • كيفية تخزين وتحرير الطاقة من خلال التفاعلات الكيميائية في بطارية تدفق الأكسدة والاختزال.
  • شرح العملية الكيميائية الكهربائية في النظام.
  • الفرق بين البطاريات التقليدية وبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال من حيث التصميم والوظائف.
• تاريخ وتطور بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • أصول تكنولوجيا بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال وتطورها في البداية.
  • المعالم الرئيسية والتطورات في بحوث البطاريات.
  • الاتجاهات الحالية في أبحاث تكنولوجيا بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
• المكونات الرئيسية لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • الإلكتروليتات: تعريفها ودورها في عملية تخزين الطاقة.
  • الأقطاب الكهربائية: المواد المستخدمة في الأقطاب الكهربائية وأهميتها في أداء البطارية.
  • الأغشية: كيفية انتقال الأيونات وفرض الفصل بين الإلكتروليتات المختلفة.
• الاعتبارات التصميمية لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • اختيار المواد المناسبة لكل مكون لتحسين الأداء.
  • الموازنة بين كثافة الطاقة، وقوة الإخراج، والتكلفة.
  • إدارة الحرارة، مقاومة التآكل، وقابلية التوسع في تصميم بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
• أنواع بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • بطارية تدفق الأكسدة والاختزال من الفاناديوم (VRFB): هيكلها، مزاياها، والتحديات المرتبطة بها.
  • الفرق بين بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال بالفاناديوم وبطاريات التدفق الهجينة.
  • تقنيات أخرى لتخزين الطاقة باستخدام البطاريات ذات التدفق مثل الزنك-برومين، الحديد-كروم.
• كفاءة الطاقة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال
  • كيفية قياس كفاءة الطاقة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
  • العوامل التي تؤثر على كفاءة بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال مثل تركيز الإلكتروليت وتصميم الأقطاب الكهربائية.
  • استراتيجيات تحسين الكفاءة في الأنظمة على نطاق واسع.
• كثافة الطاقة مقابل كثافة القوة
  • فهم الفرق بين كثافة الطاقة (معدل تسليم الطاقة) وكثافة القوة (إجمالي الطاقة المخزنة).
  • أهمية موازنة كلا الجانبين في تصميم أنظمة بطاريات التدفق.
  • اعتبارات عملية لتطبيقات تتطلب إخراجاً قوياً أو تخزيناً طويل الأمد للطاقة.
• عمر الدورة والقدرة على التحمل
  • أهمية عمر الدورة الطويل في تطبيقات تخزين الطاقة.
  • العوامل التي تؤثر على عمر بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال مثل التدهور في الإلكتروليتات والأقطاب الكهربائية.
  • مقارنة بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال بتقنيات أخرى من حيث عمر الدورة.
• تخزين الطاقة على نطاق الشبكة
  • كيف تساهم بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في استقرار الشبكة وتنظيم التردد.
  • استخدام بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال لتحقيق توازن الأحمال وتخزين الطاقة في فترات الذروة.
  • الفوائد المتعلقة بدمج الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
• دمج الطاقة المتجددة
  • كيف يمكن لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال تخزين الطاقة التي تولدها مصادر الطاقة المتجددة لاستخدامها لاحقاً.
  • دمج بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في تخزين طاقة الشمس والرياح.
  • دور بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في تقليل الاعتماد على المولدات الاحتياطية التي تعمل بالوقود الأحفوري.
• التطبيقات في المواقع النائية والخارجية
  • إمكانية استخدام بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في المناطق النائية والخارجية لتخزين الطاقة.
  • كيف تعمل البطاريات في تنسيق مع الطاقة الشمسية أو الرياح لتوفير طاقة موثوقة في المواقع المعزولة.
  • الدور المتزايد لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في البلدان النامية والجزر لتوفير الطاقة المستدامة.
• الاعتبارات الاقتصادية
  • تكلفة تصنيع وتركيب بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال مقارنةً بتقنيات تخزين الطاقة الأخرى.
  • كيف يمكن أن تساعد اقتصادات الحجم في تقليل التكاليف مع زيادة الطلب على هذه البطاريات.
  • التحديات المالية ودور الحوافز أو الدعم الحكومي في جعل بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال أكثر تنافسية.
• التوسع ودمج النظام
  • التحديات في توسيع بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال من النماذج الأولية في المختبر إلى التركيبات على نطاق واسع.
  • التحديات المتعلقة بدمج الأنظمة مثل التوازن بين سعة التخزين والإنتاجية.
  • الحاجة إلى بنية تحتية متخصصة لتطبيقات تخزين الطاقة على نطاق الشبكة.
• التحديات التقنية وقيود المواد
  • القضايا المتعلقة بتدهور الإلكتروليتات والأقطاب الكهربائية على مر الزمن.
  • الحاجة إلى مواد أكثر كفاءة وغير مكلفة لتحسين الأداء.
  • التأثير البيئي واستدامة المواد المستخدمة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
• التقنيات الناشئة والابتكارات
  • التقدم في كيمياء البطاريات والمواد المستخدمة في بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
  • أبحاث كثافة الطاقة العالية وأوقات الشحن والتفريغ الأسرع.
  • دور التكنولوجيا النانوية وغيرها من الأبحاث المتقدمة في تحسين أداء بطاريات التدفق.
• اتجاهات السوق ونمو الصناعة
  • الطلب المتزايد على حلول تخزين الطاقة ودور بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في تلبية هذا الطلب.
  • التوقعات المستقبلية لسوق بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في مختلف القطاعات.
  • اللاعبين الرئيسيين والتحالفات التي تشكل مستقبل بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
• الاعتبارات التنظيمية والسياسات
  • دور اللوائح الحكومية والحوافز في تبني بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال.
  • الأطر السياسية التي تدعم أبحاث وتطوير تقنيات تخزين الطاقة المتقدمة.
  • منظور عالمي بشأن تخزين الطاقة وكيفية تبني بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال في مناطق مختلفة.