How scientists turn lakes into giant batteries

Translator: Black Note Reviewer: Leila Ataei

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

از سال ۲۰۲۰، بزرگترین باتری یون لیتیم دنیا

is hooked up to the Southern California power grid

به شبکه برق کالیفرنیا جنوبی وصل شده است

and can provide 250 million watts of power,

و می‌تواند ۲۵۰ میلیون وات انرژی تهیه کند،

or enough to power about 250,000 homes.

یا برای تامین ۲۵۰,۰۰۰ خانه کافی است.

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

ولی این در واقع بزرگترین باتری دنیا نیست:

these lakes are.

این دریاچه‌ها هستند.

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

صبر کن - چگونه ممکن است یک جفت دریاچه یک باتری باشد ؟

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

تعریف کردن یک باتری به جواب دادن این سوال کمک می کند:

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

باتری به سادگی چیزی است که انرژی را ذخیره و در صورت تقاضا آن را آزاد می‌کند.

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

باتری‌های یون لیتیمی که گوشی‌ها، لپ تاپ‌ها، و ماشین‌هایمان را روشن می‌کنند،

are just one type.

فقط یک نوع باتری هستند.

They store energy in lithium ions.

آنها انرژی را در یون‌های لیتیم ذخیره می‌کنند.

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

برای آزاد کردن انرژی، یون‌ها از الکترون‌هایشان جدا می‌شوند،

then rejoined at the other end of the battery

سپس در دگر انتهای باتری

as a new molecule with lower energy.

به عنوان یک مولکول جدید با انرژی کمتر دوباره می‌پیوندند.

How do the two lakes store and release energy?

این دو دریاچه چگونه انرژی را ذخیره و آزاد می‌کنند ؟

First, one is 300 meters higher than the other.

اولا، یکی از دیگر ۳۰۰ متر بالاتر است.

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

الکتریسیته پمپ‌هایی را که میلیاردها لیتر آب را

from the lower lake to the higher one.

از دریاچه‌ی پایینتر به دریاچه‌ی بالاتر پمپاژ می‌کنند را تامین می‌کند.

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

این کار با دادن انرژی پتانسیل گرانشی بیشتر به آب انرژی را ذخیره می‌کند.

Then, when there’s high demand for electricity,

سپس، هنگامی که تقاضای زیادی برای برق وجود دارد،

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

دریچه‌ها باز می‌شوند، که باعث آزاد شدن انرژی ذخیره شده توسط جریان آب می‌شود

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

تا ۶ توربین غول‌آسا را روشن کند که می‌توانند ۳ میلیارد وات انرژی را

for 10 hours.

برای ۱۰ ساعت تولید کنند.

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

ما قرار است به باتری‌های غول‌آسای بیشتر نیازمند شویم.

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

چونکه الان، تولید الکتریسیته کافی برای تامین دنیا،

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

مقدار ناپایداری گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کند:

14 billion tons per year.

۱۴ میلیارد تن در سال.

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

ما باید این عدد را به صفر برسانیم.

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

ولی تعداد زیادی از منابع انرژی پاک نمی‌توانند ۲۴/۷ الکتریسیته تولید کنند.

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

پس برای تغییر، ما نیازمند روشی هستیم که انرژی را تا زمان مورد نیاز ذخیره می‌کند.

That means we need grid-scale batteries:

که به این معناست ما نیازمند باتری‌هایی در مقیاس شبکه‌ای هستیم:

batteries big enough to power multiple cities.

باتری‌هایی به اندازه کافی بزرگ که می‌توانند چندین شهر را تامین کنند.

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

متاسفانه، هیچکدام از باتری‌های غول‌آسایی که تا الان بحث کرده‌ایم

can solve this problem.

نمی‌توانند این مشکل را حل کنند.

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

مدل دو دریاچه نیازمند جغرافیای مشخصی است، فضای زیادی را اشغال می‌کند،

and has high upfront costs to build.

و هزینه‌ی پیشاپیش زیادی برای ساخت می‌خواهد.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

باتری غول‌آسای یون لیتیم در کالیفرنیا، در همین حال،

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

می‌تواند ۲۵۰,۰۰۰ خانه را تامین کند، بله، ولی فقط برای یک ساعت.

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

باتری‌های یون لیتیم برای کارهایی که انرژی زیادی نمی‌خواهند کارآیی دارند.

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

ولی برای ذخیره کردن انرژی زیاد، باید بزرگ و سنگین باشند.

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

به همین دلیل است که هواپیماهای برقی وجود ندارند:

the best electric plane can only carry two people

بهترین هواپیمای برقی تنها می‌تواند دو نفر را

for about 1,000 kilometers on one charge,

برای تقریبا ۱,۰۰۰ کیلومتر با یک شارژ حمل کند،

or its batteries would be too heavy to fly.

وگرنه باتری‌های آن برای پرواز بیش از حد سنگین خواهند بود.

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

یک جت تجاری می‌تواند ۳۰۰ نفر را برای بیش از ۱۴,۰۰۰ کیلومتر

before refueling.

قبل از سوختگیری حمل کند.

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

همچنین باتری‌های یون لیتیم برای ساخت نیازمند فلزات سنگین خاصی هستند.

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

این منابع محدود هستند، و استخراج آنها اغلب باعث صدمات محیطی می‌شود.

Inventors all over the world are rising to the challenge

مخترعان در سراسر جهان در حال قبول کردن این چالش

of making batteries that can meet our needs—

ساختن باتری‌هایی برای برآورده کردن نیازهایمان هستند -

many of them even weirder than the two lakes.

بیشتر آنها حتی از دو دریاچه نیز عجیبتر هستند.

One company is building a skyscraper battery.

یک شرکت در حال ساخت یک باتری آسمان خراشی است.

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

وقتی که خورشید می‌تابد، یک جرثقیل تامین شده توسط انرژی خورشیدی

piles blocks on top of each other in a tower.

بلوک‌هایی را در بالای یک برج انباشته می‌کند.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

در شب، جرثقیل اجازه می‌دهد تا جاذبه بلوک‌ها را به پایین بکشد

and use the resulting power to spin generators.

و از نیروی حاصله برای چرخش ژنراتورها استفاده می‌کند.

Though there have been some early setbacks,

اگرچه برخی شکست‌های اولیه وجود داشته‌اند،

another promising approach involves heating up salts until they melt.

یک روش امیدوارکننده دیگر، شامل است از گرم کردن نمک‌ها تا زمانی که ذوب شوند.

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

نمک مذاب می‌تواند تا زمانی که تقاضای زیادی برای الکتریسیته وجود دارد ذخیره شود،

then used to boil water.

سپس برای جوشاندن آب استفاده می‌شود.

The steam can power turbines that generate electricity.

این بخار می‌تواند توربین‌ها را برای تولید الکتریسیته تامین کند.

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

ایده‌ای دیگر: باتری‌های زیستی ساخته شده از کاغذ، تامین شده توسط باکتری‌ها،

and activated by spit.

و فعال شده توسط آب دهان.

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

باکتری‌ها هنگام متابولیزه کردن گلوکز انرژی را در قالب الکترون‌ها آزاد می‌کنند،

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

و حداقل یک نوع از باکتری‌ها می‌تواند این الکترون‌ها را

outside its cells, completing a circuit.

از غشاء خود به بیرون منتقل کند، که باعث تکمیل یک مدار می‌شود.

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

در حالی که این باتری‌ها نمی‌توانند یک شهر، یا حتی یک خانه را تامین کنند،

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

آنها نگرانی‌های ضایعات و هزینه باتری‌های سنتی را ندارند.

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

از دریاچه‌های وسیع کوهی تا باکتری‌های میکروسکوپی،

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

از باتری‌های آب دریایی که احتیاج فلزات سنگین را میان‌بر می‌زند،

to nuclear batteries that power deep space missions,

تا باتری‌های هسته‌ای که ماموریت‌های فضای دوردست را تامین می‌کنند،

we're constantly rethinking what a battery can be.

ما دائما در حال تجدید نظر در مورد اینکه یک باتری می‌تواند چه چیزی باشد هستیم.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

باتری عجیب بعدی ممکن است در نوک بینی‌مان باشد -

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

فقط منتظر کشف شدن و کمک کردن به ما برای دستیابی به یک آینده پایدار است.