בלי ליתיום ובלי סכנת התלקחות - הסוללות שכולם מחכים להן

מול הזינוק בצריכת החשמל של הבינה המלאכותית ומגבלות הליתיום-יון, עולם האנרגיה מחפש פתרונות אגירה ממושכת שמבוססים על חומרים זמינים, זולים ובטוחים. האתגר הגדול ביותר של מהפכת האנרגיה הירוקה אינו טמון עוד בייצור החשמל מהשמש ומהרוח, אלא ביכולת לאגור אותו לשעות שבהן השמש שוקעת והרוח שוככת. בעוד שסוללות הליתיום-יון המסורתיות ממשיכות לשלוט בשוק הרכב החשמלי ובמתקני אגירה קצרי טווח, מגבלותיהן הופכות בולטות ככל שרשתות החשמל דורשות גיבוי ארוך של שמונה, שתים עשרה ואף עשרים וארבע שעות ברציפות. הסיכון להתלקחות תרמית, עלויות החלפה גבוהות ותלות בשרשראות אספקה ריכוזיות של מינרלים קריטיים דוחפים את התעשייה לחפש חלופות.

הסכם שיתוף הפעולה שנחתם החודש בין חברת ההזנק האמריקאית XL Batteries לבין ענקית האנרגיה היפנית ENEOS מסמן צעד משמעותי במעבר מפיתוח מעבדתי לפריסה תעשייתית. שתי החברות יוצאות לבדיקת היתכנות משותפת לבחינת שילובן של סוללות זרימה אורגניות (Organic Flow Batteries) מבוססות מולקולות אורגניות ברשתות החשמל, במיקרו-גריד ובחוות שרתים עתירות אנרגיה. המערכת שפיתחה החברה האמריקאית מבטיחה עלות אגירה (LCOS) נמוכה מחמישה סנט לקוט"ש, נצילות מחזורית של למעלה מ-70%, ואורך חיים העולה על עשרים שנה ללא שחיקה כימית של האלקטרודות.

הרעיון של סוללת זרימה אינו חדש לגמרי. ניצני הטכנולוגיה פותחו עוד בשנות השבעים של המאה הקודמת על ידי מהנדסי נאס"א, שחיפשו דרכים אמינות לאגור אנרגיה למשימות חלל ממושכות. העיקרון ההנדסי פשוט: במקום לכלוא את כל החומרים הכימיים בתוך תא סגור כמו בסוללת ליתיום, האנרגיה נאגרת במיכלים חיצוניים של נוזל אלקטרוליטי המוזרם דרך תא אלקטרוכימי. כתוצאה מכך, קיבולת האנרגיה מופרדת לחלוטין מההספק. רוצים לאגור יותר חשמל ליותר שעות? פשוט מגדילים את גודל המיכלים, מבלי להחליף את המערכת כולה.

אלא שלאורך השנים סבלו סוללות הזרימה מחיסרון מרכזי. הדור הראשון התבסס בעיקר על ונדיום, מתכת יקרה, רעילה ומאכלת, שתנודות המחיר החדות שלה הרתיעו משקיעים. הפיתוח של XL Batteries עוקף את המכשול הזה באמצעות שימוש במולקולות אורגניות מבוססות פחמן, הנפוצות בטבע וזולות להפקה סינתטית. הנוזל המופק הוא בעל חומציות ניטרלית לחלוטין, אינו קורוזיבי ואינו דליק, מה שמאפשר להציב את המערכות סמוך לריכוזי אוכלוסייה, מתקנים ביטחוניים ומרכזי נתונים רגישים ללא חשש מדליפות רעילות או משריפות ענק.

ההתעניינות הבינלאומית בטכנולוגיה זו משקפת מרוץ עולמי סוער לאגירת אנרגיה ארוכת טווח. סין מובילה כיום את תחום האגירה בקנה מידה רשתי ומחברת תחנות כוח ענקיות מבוססות סוללות לווינים וסוללות זרימה כדי לייצב את חוות השמש והרוח במדבריות הצפון. בארצות הברית, חוק הפחתת האינפלציה (IRA) מזרים מיליארדי דולרים בפטורים ממס עבור יצרני סוללות המשתמשים בחומרי גלם מקומיים, עובדה שמעניקה יתרון מובהק למולקולות אורגניות שאינן תלויות ביבוא.

באירופה, שחווה לחץ כבד לייצב את הרשת מול התנודתיות של אנרגיית הרוח בים הצפוני, מתמקדים רגולטורים בפתרונות ירוקים נעדרי מתכות כבדות. גם בהודו, המפתחת בקצב מסחרר עשרות גיגה-וואטים של פרויקטים סולאריים, הממשלה מעודדת מעבר לאגירה ממושכת כדי למנוע קריסה של הרשתות המקומיות בשעות הערב.

בישראל, הצורך באגירה ממושכת ובטוחה מורגש ביתר שאת. הרשת המקומית פועלת כ"אי אנרגטי" ללא חיבורי גיבוי פיזיים למדינות שכנות, לצד תלות מתגברת באנרגיה סולארית שחייבת להיכנס למערכי אגירה במהלך שעות היום. הוספת מתקני אגירה שאינם מתלקחים, בעלי עמידות לטווח ארוך ואינם תלויים בשרשראות אספקה בינלאומיות רגישות, היא תנאי בל יעבור לביטחון האנרגטי האזרחי והביטחוני. החיבור בין החדשנות האמריקאית לבין היכולות התעשייתיות של יפן עשוי להפוך את סוללות הזרימה האורגניות מפתרון ניסיוני למרכיב קריטי ברשתות החשמל של העשור הבא.