في كل ربيع، تتلقى مزارع الطاقة الشمسية في مقاطعة جيونام بكوريا الجنوبية أمرًا غريبًا: “أوقفوا التوليد.” الحكومة أمرتهم بتركيب الألواح الشمسية، والآن تأمرهم بإلقاء الكهرباء في الفراغ. يُسمى ذلك “تقليص الإنتاج” (curtailment). حدث 77 مرة في عام 2022، والأرقام في تصاعد مستمر. مليارات الوونات من الكهرباء تتبخر كل عام. القصة نفسها تتكرر في كاليفورنيا وكوينزلاند وكل منطقة تعجز شبكتها عن استيعاب كل الطاقة الشمسية المُنتجة.
لماذا لا نُخزّن الفائض؟ أنظمة تخزين الطاقة (ESS) القائمة على الليثيوم-أيون اشتعلت أكثر من 30 مرة في كوريا الجنوبية بين عامَي 2017 و2019. بات السكان يرفضون أي مشروع يحمل اسم “ESS” بشكل تلقائي. أقساط التأمين ارتفعت بشكل جنوني، والجدوى الاقتصادية انهارت.
لنُرتّب المشكلة: الكهرباء فائضة لكن لا مكان لتخزينها. البطاريات المُفترض أن تخزّنها تحترق. المزارعون يُسحقون تحت فواتير التدفئة كل شتاء. والأسمدة تُستورد بالكامل تقريبًا. أربع أزمات تعيش في الغرفة نفسها دون أن تتحدث مع بعضها.
لكن ماذا لو استطاعت بطارية واحدة أن تحل الأربع في آنٍ واحد؟
الإجابة التي تركها أديسون قبل 120 عامًا
في عام 1901، حصل توماس أديسون على براءة اختراع لبطارية: بطارية الحديد-نيكل. نيكل في المهبط، حديد في المصعد، ومحلول هيدروكسيد البوتاسيوم المائي كإلكتروليت. نظام قائم على الماء.
ضعها جنبًا إلى جنب مع الليثيوم-أيون والفرق صارخ.
| حديد-نيكل | ليثيوم-أيون | |
|---|---|---|
| خطر الحريق | صفر. إلكتروليت مائي؛ الانفلات الحراري مستحيل فيزيائيًا | إلكتروليت عضوي؛ الانفلات الحراري ممكن |
| العمر الافتراضي | 30-50 سنة. الأقطاب لا تتحلل | 10-15 سنة. الاستبدال إلزامي |
| الشحن الزائد | مرحّب به. يُنتج الهيدروجين | خطر انفجار |
| التفريغ العميق | تتحمّله | تلف الخلايا |
| نظام إدارة البطارية (BMS) | غير ضروري. تنظيم ذاتي | ضروري. العطل كارثي |
| التكلفة الإجمالية لـ30 سنة | صفر استبدالات | 2-3 استبدالات |
العيب؟ ثقيلة ومنخفضة كثافة الطاقة. لا تصلح للسيارات الكهربائية. لكن لنظام تخزين طاقة ثابت وكبير السعة حيث الوزن لا يهم والأراضي الريفية متوفرة بكثرة؟ العيوب تتلاشى.
في فبراير 2026، أعلن فريق بحثي من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA) أن بطارية حديد-نيكل مصنوعة بتقنية التجمعات النانوية حققت شحنًا في ثوانٍ و12,000 دورة (أكثر من 30 سنة). وصفها الباحثون بأنها “خلط مواد شائعة وتسخينها.” تقنية عمرها 120 عامًا لا تزال تتطور.
عندما تتحول البطارية إلى مصنع هيدروجين
هنا تنقلب القصة.
طوّر باحثون في جامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا جهازًا يُسمى باتوليزر (Battolyser). إذا استمرّ تغذية الكهرباء لبطارية الحديد-نيكل بعد وصولها إلى 100% من الشحن، ينشطر الماء داخل الخلية إلى هيدروجين (H₂) وأكسجين (O₂). تتحول البطارية بسلاسة إلى جهاز تحليل كهربائي للماء. في 2023، اكتمل أول تركيب بحجم صناعي في هولندا.
دورة التشغيل تسير هكذا:
نهارًا — تُشحن البطارية بفائض الطاقة الشمسية. ليلًا — تُفرّغ البطارية وتُباع الكهرباء للشبكة. (وظيفة التخزين) بعد اكتمال الشحن — أي فائض إضافي يُحلّل الماء إلى هيدروجين وأكسجين. (وظيفة التحليل الكهربائي)
نظام تخزين الليثيوم-أيون لا يفعل سوى تخزين الكهرباء. الباتوليزر يخزّن الكهرباء ويُنتج الهيدروجين — في جهاز واحد.
من الهيدروجين إلى السماد
حين يتوفر الهيدروجين، تُفتح الخطوة التالية.
اجمع الهيدروجين (H₂) مع النيتروجين (N₂) من الهواء تحصل على الأمونيا (NH₃). نحو 80% من إنتاج الأمونيا العالمي يذهب لصناعة الأسمدة — إنها الجزيء الأساسي للزراعة. اليوريا، نترات الأمونيوم، كبريتات الأمونيوم: كلها مُشتقة من الأمونيا.
كوريا الجنوبية تستورد فعليًا كل مواد تصنيع الأسمدة الخام. أزمة اليوريا عام 2021 — حين قيّدت الصين صادراتها وكادت البلاد تنفد من محلول اليوريا لعوادم الديزل — أثبتت هشاشة هذا الاعتماد. أي دولة تعتمد على استيراد الأسمدة النيتروجينية تواجه الهشاشة ذاتها.
لنعدّ مخرجات نظام واحد: ستة.
- كهرباء — تُباع للشبكة ليلًا
- هيدروجين — مادة خام لتصنيع الأمونيا؛ وقود لخلايا الوقود
- أكسجين — أكسجين مذاب لتربية الأحياء المائية؛ استخدامات طبية وصناعية
- أمونيا — مادة خام للأسمدة؛ وقود بحري؛ محلول اليوريا للديزل
- سماد — يُوزّع مباشرة على المزارع المحلية
- حرارة — الحرارة المهدرة من البطارية (~60 درجة مئوية) لتدفئة البيوت المحمية
نظام تخزين الليثيوم-أيون لا يستطيع إلا الأولى فقط.
“الكهرباء من ألواحي الشمسية تصنع سمادي وتُدفئ بيتي المحمي.” دورة اكتفاء ذاتي كاملة.
يتغيّر الفصل، يتغيّر الدور
الربيع والخريف — التوليد يفوق الطلب. موسم ذروة التقليص. يعمل نظام التخزين بأقصى طاقته؛ كل الفائض المتبقي يُحوّل إلى أمونيا ويُخزّن في خزانات كبيرة. الهدف: صفر تقليص.
الصيف — ذروة الطلب على التبريد. تُعظّم الإيرادات بتفريغ البطارية للشبكة. لكن بين الساعة 1 و3 ظهرًا، حين يبلغ الإنتاج الشمسي ذروته، ينخفض سعر الجملة إلى الحضيض. أرخص كهرباء تُنتج أغلى مادة كيميائية (الأمونيا) — هيكل مراجحة مدمج.
الشتاء — ضوء الشمس شحيح. تُستخدم الأمونيا المُخزّنة في الربيع كوقود: تُحرق مباشرة أو تُعاد معالجتها لتغذية خلايا الوقود. الحرارة المهدرة من البطارية وغلايات الهيدروجين تُبقي البيوت المحمية الذكية دافئة على مدار الساعة.
كهرباء مُهدرة في الربيع تصبح تدفئة في الشتاء. نقل طاقة عبر الفصول.
الحسابات
التكلفة الإجمالية على 30 سنة
بطاريات الليثيوم-أيون تحتاج استبدالًا كاملًا كل 10 سنوات تقريبًا. خلال 30 سنة، هذا يعني ثلاث دورات. أضف أنظمة مراقبة الحرائق وأقساط التأمين وصيانة نظام إدارة البطارية — الفواتير لا تتوقف أبدًا.
بطاريات الحديد-نيكل تحتاج تعبئة واحدة للإلكتروليت طوال عمرها. صفر استبدالات. لا حاجة لمعدات إطفاء. لا حاجة لنظام إدارة بطارية. التكلفة المبدئية أعلى بمعدل 1.2 إلى 1.5 مرة، لكن التكلفة الإجمالية على 30 سنة تنقلب لصالح الحديد-نيكل.
الجدوى الاقتصادية على مستوى المزرعة
| قبل | بعد | |
|---|---|---|
| تكلفة التدفئة السنوية | 5,000–15,000 دولار | 1,000–3,000 دولار (تخفيض 70–80%) |
| تكلفة الأسمدة السنوية | 2,500–8,000 دولار | تخفيض يصل إلى 50% عبر الإنتاج المحلي |
| محلول اليوريا للديزل | سعر السوق + عدم استقرار الإمداد | إنتاج محلي |
التوفير المُقدّر لكل مزرعة: 5,000–13,000 دولار سنويًا.
لماذا الآن، ومن أين نبدأ؟
مقاطعة جيونام في كوريا الجنوبية تمتلك أكبر سعة شمسية مُركّبة في البلاد. تعاني من أعلى نسب تقليص، وتضم تركزًا عاليًا من مزارع البيوت المحمية مع طلب تدفئة ضخم. حيث تكون المشكلة أشد، يكون أثر الحل أعظم.
لكن النموذج لا يقتصر على مقاطعة أو دولة واحدة. أي منطقة تتمتع باختراق شمسي عالٍ واحتياجات تدفئة زراعية واعتماد على الأسمدة المستوردة تواجه المجموعة ذاتها من المشاكل — ويمكنها نشر الحل ذاته. بلدان الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، بوفرة شمسها وطموحاتها في الأمن الغذائي، مرشحة بقوة لتبني هذا النموذج.
التقنية مُثبتة بالفعل. أديسون أثبتها عام 1901. جامعة دلفت صادقت عليها بحجم صناعي عام 2023. وجامعة UCLA رفعت أداءها لمستوى جديد عام 2026. ما تبقى هو التوسع.
الاستراتيجية المثلى للتوسع ليست بناء مصنع ضخم من اليوم الأول. بل تكديس وحدات باتوليزر بحجم الحاويات مثل مكعبات الليغو. إذا نما الطلب، أضف وحدة. إذا فشل شيء، تبقى الخسارة محصورة في وحدة واحدة.
خارطة طريق من ثلاث مراحل
المرحلة الأولى (سنة 1-2): إثبات المفهوم تركيب نظام باتوليزر بسعة 1-10 ميغاواط ساعة في موقع تجريبي — منطقة ريفية ذات تقليص مرتفع وبيوت محمية. استخدام صندوق رملي تنظيمي لتجاوز عقبات الاعتماد. في هذه المرحلة يُباع الهيدروجين مباشرة ويُستخدم في التدفئة بالغلايات. تبدأ عملية تصنيع الأمونيا في المرحلة الثانية.
المرحلة الثانية (سنة 3-5): التوسع استخدام بيانات الإثبات لجذب شركة الكهرباء الوطنية وشركات الطاقة الإقليمية. التوسع إلى فئة الغيغاواط ساعة. إدخال محطات تصنيع أمونيا نمطية. تشكيل تحالف صناعي للتصنيع المحلي وبناء علامة تجارية للتصدير.
المرحلة الثالثة (سنة 5-10): الانتشار الوطني والتصدير نسخ النموذج في كل منطقة زراعية ذات كثافة شمسية عالية في البلاد. تصدير الحزمة المتكاملة — “طاقة شمسية + تخزين حديد-نيكل + مصنع أمونيا + تدفئة بيوت محمية ذكية” — إلى جنوب شرق آسيا وأفريقيا والشرق الأوسط.
لا أحد لديه سبب للرفض
ما يميز هذا المقترح هو غياب المعارضة.
مزارعو الطاقة الشمسية يتخلصون من التقليص. مزارعو البيوت المحمية يخفضون تكاليف التدفئة. سكان المناطق المجاورة لأنظمة التخزين يتخلصون من قلق الحرائق. المنظمات البيئية ترحب بإنتاج سماد خالٍ من الكربون. المخططون الأمنيون يكتسبون استقلالية في اليوريا والأسمدة. الشباب يحصلون على وظائف نوعية في صناعة جديدة.
السياسة تتوافق مع كل أولوية وطنية كبرى: تخطيط إمدادات الطاقة، خرائط طريق اقتصاد الهيدروجين، الحياد الكربوني بحلول 2050، الأمن الغذائي، إحياء الريف، وسلامة أنظمة التخزين. لا توجد زاوية يمكن للجنة مراجعة أن ترفض منها المقترح بحجة “عدم الاتساق مع الخطط العليا.”
بطارية اخترعها أديسون قبل 120 عامًا. ماء وحديد ونيكل. لا تشتعل. تدوم 30 عامًا. اشحنها زيادة فتمنحك هيدروجين. ذلك الهيدروجين يصنع السماد. تلك الحرارة تُدفئ البيوت المحمية. كهرباء مُهدرة في الربيع تصبح تدفئة في الشتاء.
التقنية موجودة بالفعل. كل ما نحتاجه هو قرار البدء.