How scientists turn lakes into giant batteries

Translator: Mhamad Luqman Shahab Reviewer: Daban Q. Jaff

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

لە ساڵی ٢٠٢٠، گەورەترین پاتری (لیسیۆم-یۆن)ی جیهانی

is hooked up to the Southern California power grid

بەستراوە بە تۆڕی کارەبای باشوری کالیفۆڕنیا

and can provide 250 million watts of power,

کە ٢٥٠ ملیۆن وات کارەبا دەدات،

or enough to power about 250,000 homes.

یان بەشی نزیکەی ٢٥٠ هەزار ماڵ دەکات.

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

هەرچەندە ئەمە گەورەترین پاتری نیە لە جیهاندا:

these lakes are.

کە ئەو دەریاچانە هەیانە.

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

چاوەڕێکە— چۆن دوو دەریاچە دەتوانن ببن بە پاتریەک؟

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

بۆ وەڵامدانەوەی ئەو پرسیارە، باشتر وایە بزانین پاتری چیە:

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

پاتری شتێکی سادەیە کە دەتوانێ وزە پاشەکەوت بکات و لەکاتی پێویستدا بیداتەوە.

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

پاتریە لیسیۆم-یۆنەکان کە مۆبایلەکانمان، لاپتۆپەکانمان و سەیارەکانمان بارگاوی دەکەن

are just one type.

تەنها جۆرێکی پاترین.

They store energy in lithium ions.

وزە لە لیسیۆم یۆن پاشەکەوتدەکەن.

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

بۆ دانەوەی وزەکە، یۆنەکان جیادەکرێنەوە لە ئەلیکترۆنەکان،

then rejoined at the other end of the battery

دواتر لە لاکەی تری پاترییەکە دووبارە یەکدەگرنەوە

as a new molecule with lower energy.

وەک گەردیلەیەکی نوێ بە وزەی کەمتر.

How do the two lakes store and release energy?

چۆن دوو بەنداوەکە وزە کۆدەکەنەوە و بەڕەڵادەکەن؟

First, one is 300 meters higher than the other.

سەرەتا، یەکێکیان ٣٠٠ مەتر بەرزترە لە ئەوەی تر.

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

کاتێک ملیارەها لیتر لە ئاو دەجوڵێنەوە وزەی کارەبا دەگوازنەوە

from the lower lake to the higher one.

لە دەریاچە نزمەکە بۆ بەرزەکە.

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

ئەم کردارە وزە پاشەکەوتدەکات بە پێدانی ئاوەکە بۆ راکێشانی ئەو وزە شاراوانە.

Then, when there’s high demand for electricity,

پاشان، کە داواکارییەکی زۆر هەیە بۆ کارەبا،

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

دەمەوانەکان دەکرێنەوە، تا ئاوەکە بڕژێتە خوارەوە بۆ بەڕەڵاکردنی وزە هەڵگیراوەکان

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

بۆ بەکارخستنی ٦ تۆرباینی گەورە کە دەتوانن ٣ ملیۆن وات کارەبا بەرهەمبهێنن

for 10 hours.

بۆ ماوەی ١٠ کاتژمێر.

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

ئێمە پێویستمان بە پاتری گەورەی زیاتر هەیە.

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

لەبەرئەوەی ئێستا، دەستکەوتنی بڕی کارەبای پێویست بۆ بارگاوی کردنی جیهان

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

برێکی ناجێگیر لە گازی بەرگەهەوا بەرهەمدەهێنێت:

14 billion tons per year.

١٤ بلیۆن تەن لە ساڵێکدا.

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

پێویستە ئەو ژمارەیە دابگرین و نزیکی بکەینەوە لە سفر.

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

بەڵام چەندین سەرچاوەی پاکی وزە ناتوانێت کارەبای ٢٤/٧ بەرهەمبێنێت.

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

کەواتە بۆ گۆراینی ئەمە، پێویستمان بە ڕێیەکە بۆ هەڵگرتنی کارەبا تا کاتی پێویست.

That means we need grid-scale batteries:

ئەمەش واتا پێویستمان بە تۆری پێوەری کارەبایە:

batteries big enough to power multiple cities.

پاتریەکان بەشی پێویست گەورەن بۆ دابینکردنی کارەبا بە شارەکان.

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

بەداخەوە، پاتریە گەورەکانش کە تازە باسمان کردن، ناتوانن

can solve this problem.

ئەو کێشەیە چارەسەر بکەن.

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

دامەزراندی دوو بەنداو پێویستی بە رووبەرێکی زۆر و ناوچەیەکی دیاریکراویش هەیە،

and has high upfront costs to build.

و تێچوویەکی زۆری دەوێت بۆ بونیاتنانی.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

لەهەمان کاتدا، پاتری گەورەی لیسیۆم یۆن لە کالیفۆرنیا،

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

دەتوانێ ٢٥٠ هەزار ماڵ بارگاویبکاتەوە، بەڵێ، بەڵام تەنها بۆ یەک کاتژمێر.

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

پاتریە لیسیۆم یۆنەکان نایابن کاتێک بۆ شتانێک بەکاریدێنی کە وزەی زۆری ناوێت.

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

بەڵام بۆ خەزنکردنی ڕێژەیەکی زۆری وزە، پێویستە گەورە و بەهێزبن.

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

لەبەرئەوەیە کە تەیارە کارەبایەکان باش نین:

the best electric plane can only carry two people

باشترین تەیارەی کارەبایی دەتوانێ تەنها ٢ کەس هەڵگرێت

for about 1,000 kilometers on one charge,

بە یەک بارگاوی کردنەوە بۆ نزیکەی ١٠٠٠ کیلۆمەتر،

or its batteries would be too heavy to fly.

هەروەها ئەو پاتریانە دەبێ زۆر بەهێز بن بۆ فڕین.

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

جێتێکی بازرگانی ئاسای دەتوانێ ٣٠٠ کەس بۆ ١٤ هەزار کیلۆمەتر بگوازێتەوە

before refueling.

بەبێ بەنزین تێکردنەوە.

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

پاتریە لیسیۆم یۆنەکانیش پێویستیان بە بڕی کانزای پێویست هەیە بۆ کارکردن

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

ئەو سەرچاوانە سنوردارن، و زۆرجار زیان بە ژینگە دەگەیێنێت.

Inventors all over the world are rising to the challenge

داهێنەرەکانی سەرانسەری جیهان لە زیادبووندان بۆ بەرەنگاربوونەوەی

of making batteries that can meet our needs—

لە دروستکردنی پاتری کە دەتوانێ پێویستیەکانمان دابین بکات—

many of them even weirder than the two lakes.

زۆربەیان تەنانەت سەیرترن لە دوو دەریاچەکەش.

One company is building a skyscraper battery.

کۆمپانیایەک پاتری بۆ سەربانێک دروستدەکات.

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

کاتێک خۆر لێیدەدات، بارگاوی دەبێتەوە بەهۆی وزەی خۆرەوە

piles blocks on top of each other in a tower.

بلۆکەکان خڕدەکاتەوە لەسەر لوتکەی یەکتر لە تاوەرێک.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

لە شەودا، سڵنەکە واز لە هێزی کێشکردنی زەویدەهێنێت تا بلۆکەکان کێشبکات

and use the resulting power to spin generators.

و وزە بەرهەم هاتووەکان بەکاردەهێنێت بۆ خولانەوەی مۆلیدەکە

Though there have been some early setbacks,

ئەگەرچی سەرەتا هەندێک شکست هەبوو،

another promising approach involves heating up salts until they melt.

جۆرێکی تریش لەخۆدەگرێت ئەویش گەرمکردنی خوێتە هەتا دەتوێتەوە.

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

خوێیە تواوەکە هەڵدەگیرێت هەتا ئەوکاتەی داواکاری زۆر هەیە لەسەر کارەبا،

then used to boil water.

پاشان بەکاردەهێنرێت بۆ کوڵاندی ئاوەکە.

The steam can power turbines that generate electricity.

جۆگەکە دەتوانێ تۆرباینەکان بەرهەمبهێنێت کە دەتوانن کارەبا دروست بکەن.

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

بیرۆکەیەکی تر: پاتری زیندەییە کە لە کاغەز دروستدەکرێ،بارگاویدەکرێت لە بەکتریا،

and activated by spit.

و بە دڵۆپێک ئاو چالاک دەکرێت.

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

بەکتریا وزە دەردەپەرێنێ لەسەر شێوەی ئەلیکترۆن کاتێک شەکری گلوکۆز شیدەکەنەوە،

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

بەلایەنی کەمەوە جۆرێک لە بەکتریا دەتوانێ ئەو ئەلیکترۆنانە بگوازێتەوە

outside its cells, completing a circuit.

دەرەوەی خانەکانی، خولێک تەواوبکات.

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

کاتێک ئەو پاتریانە شارێک یان خانووێک بارگاوی ناکەن،

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

بەفیرۆدان یان زیادکردن پەیوەندی نییە بە پاترییە کۆنەکانەوە

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

لە دەریاچە فراوانەکانی ناو شاخەکانەوە بۆ بەکتریای مایکرۆسکۆبی،

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

لە پاتری دەریاکانەوە کە پێویستی بە کانزا گەورەکان بوو بۆ کاراکردنی

to nuclear batteries that power deep space missions,

بۆ پاتری ناوەکی کە بۆشای ئاسمان کارەبا دەگەیەنێتە بۆشایی ئاسمان،

we're constantly rethinking what a battery can be.

هەمیشە بیردەکەینەوە کە پاتریێک دەتوانێ چی بێت.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

پاتری داهاتوو لە وانەیە بە ئاشکرا نەبینرێت—

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

تەنها چاوەرێکە تا دەدۆزرێتەوە و یارمەتیمان دەدات لە هەبوونی داهاتوویەکی سەلامەت.