Battery circularity for community shared energy storage system: the new city-district of Dietenbach in Freiburg, Germany

في العقود القادمة، يواجه العالم جبلاً متزايداً من نوع خاص جداً من النفايات: بطاريات السيارات الكهربائية. ومع وصول ملايين المركبات إلى نهاية عمرها الافتراضي في القيادة، ستحتاج حزم الطاقة الخاصة بها إلى إدارة عملية. لفترة طويلة، كان التركيز منصباً على دفع الناس لشراء هذه السيارات وبناء الطرق ومحطات الشحن التي تحتاجها، ولكن تم إيلاء اهتمام أقل لما يحدث عندما تصبح البطاريات غير صالحة لتشغيل المركبة. وهنا تأتي فكرة "الحياة الثانية". تماماً كما يمكن لكتاب مستعمل أن يجد قارئاً جديداً، يمكن لبطارية السيارة المتقاعدة أن تحتفظ بكمية كبيرة من الطاقة، وغالباً ما تحتفظ بنحو ثمانين بالمائة من سعتها الأصلية. وبدلاً من تفكيك هذه الحزم الثقيلة فوراً لاستخراج موادها الخام، وهو أمر مكلف ويستهلك الكثير من الطاقة، يمكن إعادة توظيفها لتخزين الكهرباء للمنازل والأحياء. يهدف هذا النهج، المعروف باسم "دائرية البطاريات"، إلى إبقاء هذه الموارد القيمة قيد الاستخدام لأطول فترة ممكنة، مما يقلل الحاجة إلى تعدين معادن جديدة ويخفض التأثير البيئي الإجمالي لأنظمتنا الطاقية.

لقد بحث باحث يدعى أريان مهزوني من جامعة أوسلو بعمق في كيفية عمل هذا المفهوم في بيئة واقعية، مع التركيز على حي جديد يسمى "ديتينباخ" في فرايبورغ بألمانيا. يتم بناء هذه المنطقة من الصفر كنموذج للعيش المستدام، وهي مصممة لاستيعاب ما يصل إلى 16,000 شخص بحلول عام 2040. وقد رسم مخطط المدينة بالفعل شبكة ضخمة من الألواح الشمسية على الأسطح والجدران، متوقعة توليد فائض هائل من الكهرباء النظيفة، خاصة خلال أشهر الصيف المشمسة. ومع ذلك، فإن توليد الطاقة هو نصف المعركة فقط؛ إذ يحتاج الحي إلى وسيلة لتخزين تلك الطاقة الزائدة لاستخدامها في الليل أو خلال الأيام الغائمة. وتتقصى دراسة مهزوني ما إذا كانت بطاريات السيارات الكهربائية المتقاعدة يمكن أن تكون هي الحل، وتحديداً عند استخدامها في نظام "تخزين الطاقة المشترك للمجتمع". في هذا النموذج، بدلاً من أن يشتري كل فرد من العائلات بطاريته الخاصة والمكلفة ويقوم بصيانتها، يتشارك الحي في وحدة تخزين مركزية كبيرة. يسم هذا النهج المشترك العديد من الأسر في تجميع مواردهم، مما يخفض التكلفة للجميع ويسهل إدارة تدفق الكهرباء.

تشير الأبحاث إلى أن استخدام بطاريات "الحياة الثانية" هذه في بيئة مجتمعية يوفر مساراً عملياً وبأسعار معقولة للمضي قدماً. ومن خلال إعادة توظيف بطاريات السيارات القديمة، يمكن للحي تجنب التكاليف الباهظة لشراء أنظمة تخزين جديدة، وكذلك تأجيل الحاجة إلى إعادة تدوير المواد على الفور. وتسلط الدراسة الضوء على أن البنية الاجتماعية لحي ديتينباخ مناسبة بشكل خاص لهذا النوع من المشاريع. فللمدينة فرايبورغ تاريخ قوي من مجموعات الإسكان التعاونية والتعاونيات، حيث يعمل الجيران معاً لبناء وإدارة مساحات معيشتهم. وهذه المجموعات، مثل تعاونية "Bienenstock" ومجموعة البناء "FreiRäume"، يتم تشكيلها بالفعل للتخطيط لهذا الحي الجديد. ولأن هذه المجموعات مصممة لاتخاذ قرارات جماعية، فهي توفر منصة طبيعية لإدارة نظام بطارية مشترك. وقد وجد الباحثون أن هذه المجموعات المجتمعية يمكن أن تعمل كحامل لهذه التكنولوجيا الجديدة، محولةً الحي إلى مركز طاقة ذاتي الاستدامة حيث ينتج السكان كهرباءهم ويخزنونها ويتشاركونها.

ومع ذلك، فإن الطريق لجعل هذا حقيقة ليس خالياً من العقبات الكبيرة. تشير الدراسة إلى أنه بينما التكنولوجيا والمجموعات الاجتماعية جاهزة، فإن القواعد واللوائح ليست كذلك بعد. أحد أكبر التحديات هو السلامة. نظرًا لأن هذه البطاريات قد استُخدمت في السيارات، فإن لها تواريخ مختلفة؛ فبعضها ربما قيد بجهد شاق، والبعض الآخر بلطف، وبعضها ربما تعرض لدرجات حرارة قصوى. وبدون مجموعة موحدة وواضحة من المعايير لاختبار واعتماد هذه البطاريات المستعملة، هناك خطر نشوب حريق أو حدوث خلل، خاصة عند تجميعها معاً في وحدة تخزين كبيرة. حالياً، لا يوجد كتاب قواعد عالمي واحد يخبرنا بالضبط كيف نقيم بطارية مستعملة لضمان سلامتها في حياة ثانية. ويجادل الباحثون بأنه قبل أن يمكن اعتماد هذه الأنظمة على نطاق واسع، يجب على الحكومات وقادة الصناعة الاتفاق على مبادئ توجيهية مشتركة لجمع ونقل واختبار هذه البطاريات. وبدون هذه المعايير، فإن مخاطر السلامة المحتملة قد ترهب المستثمرين والسكان على حد سواء.

هناك عقبة رئيسية أخرى حددتها الدراسة وهي قضية من يحق له المشاركة. فبينما تمتلك مدينة فرايبورغ خططاً طموحة للحي الجديد، بما في ذلك هدف بأن تكون نصف الوحدات السكنية المخصوة للإيجار هي سكن اجتماعي ميسور التكلفة، إلا أن واقع تكاليف البناء يهدد باستبعاد الأشخاص الذين هم أكثر حاجة إليها. فأسعار الأراضي للمرحلة الأولى من البناء مرتفقة للغاية بالفعل، والإيجار المتوقع للمستأجرين المستقبليين أعلى بكثير من المتوسط المحلي. وهذا يخلق وضعاً قد يُستبعد فيه السكان ذوو الوضع الاقتصادي الضعيف، الذين قد يعتمدون على مشروع طاقة مجتمعي لخفض فواتيرهم، من الحي ببساطة. إذا كان بإمكان السكان الأكثر ثراءً فقط العيش في ديتينباخ، فإن نظام تخزين الطاقة المشترك للمجتمع يخاطر بأن يصبح ميزة فاخرة بدلاً من أن يكون أداة للشمول الاجتماعي. وتحذر الدراسة من أنه بدون اهتمام دقيق بهذه العوائق الاقتصادية، فقد يفشل المشروع في تحقيق هدفه المتمثل في انتقال طاقي عادل ومستدام.

في النهاية، تخلص الورقة البحثية إلى أن مشروع ديتينباخ يمتلك المكونات اللاسة للنجاح ولكنه يحتاج إلى إطار عمل أقوى لربطها معاً. فالمساحة الفيزيائية مصممة لذلك، والطاقة الشمسية وفيرة، والمجموعات الاجتماعية في طور التشكيل. وما ينقص هو نهج سياساتي منسق يعالج سلامة البطاريات المستعملة ويضمن مشاركة فوائد نظام الطاقة الجديد بين جميع السكان، وليس الأثرياء فقط. ويقترح الباحثون أن الحكومات الوطنية تحتاج إلى التدخل عبر حوافز، مثل الإعفاءات الضريبية أو المنح، لدعم الجمع والاستخدام الآمن لبطاريات "الحياة الثانية" هذه. كما يؤكدون على الحاجة إلى مجموعة موحدة من المعايير التي من شأنها أن تمنح الثقة لكل من الصناعة والجمهور. وإذا وضعت هذه القطع في مكانها، يمكن لحي ديتينباخ أن يكون نموذجاً قوياً لبقية العالم، يوضح كيف يمكن للمدينة أن تحول مشكلة نفايات محتملة إلى مصدر للطاقة النظيفة والمشتركة. لا تدعي الدراسة أن هذا قد حُل بالفعل، بل إنها ترى أنه اتجاه قابل للتطبيق وضروري للمستقبل، بشرداً أن يتم مواجهة التحديات الاجتماعية والتنظيمية بنفس الإبداع المستخدم في مواجهة التحديات التقنية.