اقتصاددان : هادی مهدی‌پور : شرکت ملی برق کشور انگلستان، هنگام پخش مسابقه فوتبال، به‌تازگی با چالش در حوزه انرژی مواجه شده است. در زمان استراحت بین دو نیمه فوتبال یا پخش آگهی‌های بازرگانی، تعداد زیادی از بینندگان، به‌طور هم‌زمان اقدام به روشن کردن کتری‌های خود می‌کنند. این موضوع، باعث ایجاد پیک‌های مصرف چند هزار مگاواتی در شبکه برق می‌شود. در مراکز داده هوش مصنوعی نیز پدیده‌ای مشابه، اما با فرکانس بسیار بالاتری رخ می‌دهد. با اجرای هم‌زمان هزاران پردازنده گرافیکی (GPU) در مراکز کلان‌داده‌ها، هر مرحله از محاسبه‌ها می‌تواند منجر به ایجاد پیک‌های انرژی بزرگی شود. ازجمله راه‌کارهای موجود برای حل این چالش، باتری‌های لیتیوم-یونی است. اگرچه این باتری‌ها می‌توانند، نسبت‌به انواع سامانه‌های ذخیره‌ساز، انرژی را به‌سرعت تامین کنند، اما در اثر چرخه‌های مکرر شارژ و دشارژ، در زمان کوتاهی فرسوده می‌شوند.
در پاسخ به این چالش انرژی، فناوری اَبَرخازن‌ها به‌عنوان راه‌کاری نوظهور مطرح شده است. شرکت‌های پیش‌رو در حوزه علوم داده، سامانه‌های مبتنی‌بر بانک‌های اَبَرخازن را توسعه داده‌اند. این فناوری قادر است در بازه‌های زمانی بسیار کوتاه در حد میلی‌ثانیه شارژ و دشارژ شود. هم‌چنین این فناوری، عمر مفید بالایی، در حدود ۲۰ سال خواهد داشت.
در میان سامانه‌های پیشرفته ذخیره‌ساز انرژی موجود در بازار می‌توان به سامانه شرکت E-statcom اشاره کرد. این سامانه توسط شرکت زیمنس انرژی برای استفاده در مراکز داده طراحی شده است. هم‌چنین شرکت ایتون نیز محصولی با نام XLHV عرضه کرده که قادر به تامین ۴۲۰ کیلووات توان است. از دیگر راه‌کارهای نوین، سامانه Power Capacitance Shelf ساخت شرکت دلتا الکترونیکس است. این سامانه، ترکیبی از فناوری اَبَرخازن و باتری لیتیوم-یونی بوده و می‌تواند تا پانزده کیلووات توان را برای مدت پنج ثانیه تامین کند.
مزایای اصلی فناوری ابرخازن‌ها، یکنواخت‌سازی بار شبکه برق، کاهش قابل‌توجه نوسان‌های برگشتی به شبکه و امکان برنامه‌ریزی موثرتر برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر است. این ویژگی‌ها، اَبَرخازن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای مدیریت پیک‌های مصرف انرژی در مراکز داده تبدیل کرده است.
جیسون لی، مدیر محصول جهانی ابرخازن‌ها در ایتون، تاکید می‌کند: «این فناوری راه‌حل جامعی نیست، اما برای مدیریت پیک‌های کوتاه‌مدت، مانند مصرف انرژی مراکز داده، گزینه‌ی ایده‌آلی محسوب می‌شود».
تحلیل ما:
با توسعه فناوری‌های مربوط به علم داده، هوش مصنوعی و حوزه دیجیتال، موضوع تامین انرژی به چالشی اساسی تبدیل شده است. افزایش مداوم مصرف انرژی در نسل‌های جدید این پردازنده‌ها، میزان مصرف انرژی کل را به نقطه اوج خود می‌رساند. این پیک‌های مصرف، می‌توانند عمل‌کرد سامانه‌های مهم برای فناوری‌های یاد شده را با اختلال مواجه کنند. برای رفع این چالش، نیاز است که روش‌های کارآمدتری برای ذخیره‌سازی انرژی و آزادسازی آن در زمان‌های موردنیاز ابداع شود. بااین‌حال، ذخیره‌سازی انرژی در ظرفیت بالا، موضوعی پیچیده و دشوار است.
راه‌کارهای سنتی، مانند استفاده از باتری‌ها، سال‌هاست که استفاده می‌شوند. اما باتری‌ها با دو محدودیت اساسی نیز روبرو هستند. این محدودیت‌ها شامل هزینه‌های بالا و عمر محدود است. در این میان، یک فناوری امیدبخش به نام ابرخازن‌ها یا Super capacitors مطرح شده است. این فناوری از قابلیت شارژ سریع برخوردار است. در صورت تلفیق این فناوری با دیگر روش‌های ذخیره‌سازی انرژی به‌منظور افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی، می‌توان به راه‌حل‌های موثرتری دست یافت.
به‌منظور بهره‌برداری از این فناوری‌های نوین، برنامه‌ریزی دقیق و چند‌جانبه ضروری است. مراکز دانشگاهی و پژوهشی می‌بایست با حمایت نهادهای دولتی، تمرکز خود را بر حل این چالش‌ها معطوف نمایند. در صورت همکاری موثر بین صنعت و دانشگاه، علاوه‌بر رفع چالش‌های انرژی، فرصت‌های اقتصادی و سیاسی قابل‌توجهی برای کشور فراهم خواهد شد.
کشور ما با توسعه فناوری ابرخازن‌ها، می‌تواند در عرصه‌های نوینی مانند فناوری هوش مصنوعی و پردازش کلان‌داده‌ها، به پیشرفت‌های چشم‌گیری دست یابد. در صورت بهره‌گیری از این فرصت و سرمایه‌گذاری روی قابلیت‌های داخلی، مانند حمایت از شرکت‌های تولیدکننده ابرخازن‌ها، امکان شتاب‌بخشی به رشد ملی و ارتقای جایگاه منطقه‌ای و بین‌المللی کشور فراهم خواهد شد.
نویسنده: هادی مهدی‌پور
منبع:
https://spectrum.ieee.org/supercapacitor-2671883490
مخاطب گرامی، ارسال نظر پیشنهاد و انتقاد نسبت به خبر فوق در بخش ثبت دیدگاه، موجب امتنان است.
ع
