How scientists turn lakes into giant batteries

المترجم: omar idmassaoud المدقّق: Shimaa Nabil

As of 2020, the world’s biggest lithium-ion battery

اعتبارًا من عام 2020، إن أكبر بطارية ليثيوم أيون في العالم

is hooked up to the Southern California power grid

متصلة بشبكة الكهرباء جنوب كاليفورنيا

and can provide 250 million watts of power,

ويمكن أن توفر 250 مليون واط من الطاقة،

or enough to power about 250,000 homes.

أو ما يكفي لتزويد حوالي 250 ألف منزل بالكهرباء.

But it’s actually not the biggest battery in the world:

لكنها في الواقع ليست أكبر بطارية في العالم:

these lakes are.

بل هذه البحيرات.

Wait— how can a pair of lakes be a battery?

تمهل - كيف يمكن لبحيرتين أن تكونا بطارية؟

To answer that question, it helps to define a battery:

للإجابة عن هذا السؤال من المفيد تحديد ماهية البطارية:

it’s simply something that stores energy and releases it on demand.

إنها ببساطة شيء يخزن الطاقة ويطلقها عند الطلب.

The lithium-ion batteries that power our phones, laptops, and cars

بطاريات أيونات الليثيوم التي تشغل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات

are just one type.

ليست إلا نوعًا واحدًا فقط.

They store energy in lithium ions.

فهي تخزن الطاقة في أيونات الليثيوم.

To release the energy, the ions are separated from their electrons,

لإطلاق الطاقة تُفصل الأيونات عن إلكتروناتها،

then rejoined at the other end of the battery

ثم تُعاد إليها في الطرف الآخر من البطارية

as a new molecule with lower energy.

كجزيء جديد بطاقة أقل.

How do the two lakes store and release energy?

كيف تخزن البحيرتان الطاقة وتطلقانها؟

First, one is 300 meters higher than the other.

أولاً، ارتفاع إحداهما 300 متر عن الأخرى.

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

تُشغل الكهرباء المضخات التي تنقل مليارات اللترات من المياه

from the lower lake to the higher one.

من البحيرة السفلية إلى البحيرة العليا.

This stores the energy by giving the water extra gravitational potential energy.

ما يخزن الطاقة عن طريق إعطاء الماء طاقة وضع الجاذبية الإضافية.

Then, when there’s high demand for electricity,

وعندما يكون هناك طلب كبير على الكهرباء،

valves open, releasing the stored energy by letting water flow downhill

تُفتح الصمامات وتُطلق الطاقة المخزنة عن طريق السماح للمياه بالتدفق إلى أسفل

to power 6 giant turbines that can generate 3 billion watts of power

لتشغيل 6 توربينات عملاقة يمكنها توليد 3 مليارات واط من الطاقة

for 10 hours.

لمدة 10 ساعات.

We’re going to need more and more giant batteries.

سنحتاج المزيد والمزيد من البطاريات العملاقة.

That’s because right now, generating enough electricity to power the world

وذلك لأن توليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل العالم

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

ينتج عنه كمية غير مستدامة من غازات الاحتباس الحراري:

14 billion tons per year.

14 مليار طن سنويًا.

We’ll need to get that number down to net-zero.

سنحتاج إلى خفض هذا الرقم إلى الصافي الصفري.

But many clean energy sources can’t produce electricity 24/7.

لكن العديد من مصادر الطاقة النظيفة لا يمكنها إنتاج الكهرباء على مدار الساعة.

So to make the switch, we need a way to store the electricity until it's needed.

إذن لإجراء التبديل نحتاج إلى طريقة لتخزين الكهرباء حتى نحتاجها.

That means we need grid-scale batteries:

هذا يعني أننا بحاجة إلى بطاريات بقدر الشبكة الكهربائية:

batteries big enough to power multiple cities.

بطاريات كبيرة بما يكفي لتشغيل مدن متعددة.

Unfortunately, neither of the giant batteries we’ve talked about so far

لسوء الحظ، ولا واحدة من البطاريات العملاقة التي تحدثنا عنها حتى الآن

can solve this problem.

يمكنها أن تحل هذه المشكلة.

The two lakes setup requires specific geography, takes up a lot of land,

يتطلب إعداد البحيرتين جغرافيا محددة وتحتل مساحة كبيرة من الأرض،

and has high upfront costs to build.

ويتطلب بناءها تكاليف أولية عالية.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

بينما يمكن لبطارية ليثيوم-أيون العملاقة في كاليفورنيا

can power about 250,000 homes, yes, but only for an hour.

تزويد حوالي 250 ألف منزل بالطاقة، ولكن لمدة ساعة فقط.

Lithium-ion batteries are great for things that don’t use a lot of power.

تعتبر بطاريات أيونات الليثيوم جيدة في الأشياء التي لا تستهلك الكثير من الطاقة.

But to store a lot of energy, they have to be huge and heavy.

ولكن لتخزين الكثير من الطاقة يجب أن تكون ضخمة وثقيلة.

That’s why electric planes aren’t a thing:

هذا هو السبب في عدم صنع الطائرات الكهربائية:

the best electric plane can only carry two people

يمكن لأفضل طائرة كهربائية أن تحمل شخصين فقط

for about 1,000 kilometers on one charge,

لحوالي 1000 كيلومتر بشحنة واحدة،

or its batteries would be too heavy to fly.

وإلا ستكون بطارياتها ثقيلة لدرجة أن لا يمكنها الطيران.

A typical commercial jet can carry 300 people over 14,000 km

يمكن للطائرة التجارية النموذجية أن تحمل 300 شخص لمسافة تزيد عن 14 ألف كيلومتر

before refueling.

قبل التزود بالوقود.

Lithium-ion batteries also require certain heavy metals to make.

تتطلب بطاريات أيونات الليثيوم أيضًا معادن ثقيلة معينة لصنعها.

These resources are limited, and mining them often causes environmental damage.

هذه الموارد محدودة وغالبًا ما يتسبب استخراجها في أضرار بيئية.

Inventors all over the world are rising to the challenge

المخترعون في جميع أنحاء العالم يرتقون إلى مستوى التحدي

of making batteries that can meet our needs—

المتمثل في صناعة البطاريات التي تلبي احتياجاتنا—

many of them even weirder than the two lakes.

كثير منها أغرب من البحيرتين.

One company is building a skyscraper battery.

تقوم إحدى الشركات ببناء بطارية ناطحة سحاب.

When the sun is shining, a crane powered by solar energy

عندما تكون الشمس مشرقة تقوم رافعة تعمل بالطاقة الشمسية

piles blocks on top of each other in a tower.

على تكويم كتل فوق بعضها البعض في برج.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

في الليل تسمح الرافعات للجاذبية بسحب الكتل لأسفل

and use the resulting power to spin generators.

واستخدام الطاقة الناتجة لتدوير المولدات.

Though there have been some early setbacks,

على الرغم من حدوث بعض النكسات المبكرة

another promising approach involves heating up salts until they melt.

إلا أن هناك نهجًا واعدًا آخر ينطوي على تسخين الملح حتى يذوب.

The molten salt can be stored until there’s a high demand for electricity,

يمكن تخزين الملح المصهور حتى ارتفاع الطلب على الكهرباء

then used to boil water.

واستخدامه لغلي الماء.

The steam can power turbines that generate electricity.

يمكن للبخار تشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.

Another idea: bio-batteries made from paper, powered by bacteria,

فكرة أخرى: البطاريات الحيوية المصنوعة من الورق والتي تعمل بالبكتيريا،

and activated by spit.

وتنشط عن طريق البصق.

Bacteria release energy in the form of electrons when they metabolize glucose,

تطلق البكتيريا الطاقة على شكل إلكترونات عندما تقوم باستقلاب الجلوكوز،

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

ويمكن لنوع واحد على الأقل من البكتيريا نقل هذه الإلكترونات

outside its cells, completing a circuit.

خارج خلاياها مُكملة بذلك دائرة كهربائية.

While these batteries won’t power a city, or even a house,

رغم أن هذه البطاريات لن توفر الطاقة لمدينة أو حتى لمنزل

they don't have the waste and cost concerns of traditional batteries.

إلا أنها لا تسبب المخاوف المتعلقة بالنفايات والتكلفة كما البطاريات المعهودة.

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

من بحيرات جبلية شاسعة إلى بكتيريا مجهرية،

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

من بطاريات مياه البحر التي لا يحتاج صنعها للمعادن الثقيلة

to nuclear batteries that power deep space missions,

إلى البطاريات النووية التي تشغل بعثات الفضاء السحيق،

we're constantly rethinking what a battery can be.

نحن نعيد التفكير باستمرار في ماهية البطارية.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

قد تكون البطارية غير المحتملة التالية مختبئة على مرأى من الجميع

just waiting to be discovered and help us achieve a sustainable future.

تنتظر من يكتشفها ويساعدنا في تحقيق مستقبل مستدام.