How scientists turn lakes into giant batteries

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Naama Lieberman

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

נכון ל-2020, סוללת הליתיום-יון הגדולה בעולם

is hooked up to the Southern California power grid

מחוברת לרשת החשמל של דרום קליפורניה

and can provide 250 million watts of power,

ויכולה לספק 250 מליון וואט חשמל,

or enough to power about 250,000 homes.

או מספיק כוח ל-250,000 בתים בערך.

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

אבל היא למעשה לא הסוללה הגדולה בעולם:

these lakes are.

האגמים האלה כן.

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

רגע -- איך זוג אגמים יכולים להיות סוללה?

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

כדי לענות על השאלה, זה עוזר להגדיר סוללה:

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

זה פשוט משהו שאוגר אנרגיה ומשחרר אותה לפי דרישה.

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

סוללות ליתיום-יון שמפעילות את הטלפונים שלנו, הלפטופים, והמכוניות

are just one type.

הן רק סוג אחד.

They store energy in lithium ions.

הן אוגרות אנרגיה ביונים של ליתיום.

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

כדי לשחרר אנרגיה, היונים מופרדים מהאלקטרונים שלהם,

then rejoined at the other end of the battery

ואז מצטרפים בצד האחר של הסוללה

as a new molecule with lower energy.

כמולקולות חדשות בעלות אנרגיה נמוכה יותר.

How do the two lakes store and release energy?

איך שני אגמים אוגרים ומשחררים אנרגיה?

First, one is 300 meters higher than the other.

ראשית, אחד גבוה ב-300 מטר מהשני.

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

חשמל מפעיל משאבות שמעבירות מיליארדי ליטרים של מים

from the lower lake to the higher one.

מהאגם הנמוך יותר לגבוה.

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

כך נאגרת אנרגיה על ידי הוספת אנרגיה כבידתית פוטנציאלית למים.

Then, when there’s high demand for electricity,

אז, כשיש דרישה גבוהה לחשמל,

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

שסתומים נפתחים, משחררים את האנרגיה האגורה בכך שמאפשרים למים לזרום במורד הגבעה

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

ומספקים כוח ל-6 טורבינות ענקיות שיכולות לייצר 3 מיליארד וואט

for 10 hours.

במשך 10 שעות.

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

אנחנו עומדים להצטרך יותר ויותר סוללות ענקיות.

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

זה משום שעכשיו, יצור מספיק חשמל כדי להפעיל את העולם

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

מייצר כמות לא מקיימת של גזי חממה:

14 billion tons per year.

14 מיליארד טונות לשנה.

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

נצטרך להביא את המספר הזה לנטו אפס.

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

אבל הרבה מקורות אנרגיה נקיים לא יכולים לייצר חשמל 24/7.

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

אז כדי לעשות את המעבר, אנחנו צריכים דרך לאגור את החשמל עד שנצטרך אותו.

That means we need grid-scale batteries:

זאת אומרת שאנחנו צריכים סוללות בקנה מידה של רשת:

batteries big enough to power multiple cities.

סוללות גדולות מספיק כדי לספק כוח לכמה ערים.

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

למרבה הצער, אף אחת מהסוללות הענקיות שדיברנו עליהן עד עכשיו

can solve this problem.

יכולות לפתור את הבעיה.

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

מערך שני האגמים דורש גאוגרפיה ספציפית, דורש שטח אדמה גדול,

and has high upfront costs to build.

ויש לו עלות התחלתית גבוהה לבניה.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

סוללת הליתיום-יון העצומה בקליפורניה, בינתיים,

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

יכולה לספק חשמל ל-250,000 בתים בערך, כן, אבל רק לשעה.

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

סוללות ליתיום-יון מעולות לדברים שלא צורכים הרבה כוח.

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

אבל כדי לאגור הרבה אנרגיה, הן חייבות להיות גדולות וכבדות.

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

לכן אין מטוסים חשמליים:

the best electric plane can only carry two people

המטוס החשמלי הטוב ביותר יכול לשאת רק שני אנשים

for about 1,000 kilometers on one charge,

לאורך 1,000 קילומטר בערך בטעינה אחת,

or its batteries would be too heavy to fly.

או שהסוללות שלו יהיו כבדות מדי לטיסה.

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

מטוס סילון מסחרי טיפוסי יכול לשאת 300 אנשים למרחק 14,000 קילומטר

before refueling.

לפני תדלוק מחדש.

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

יצור סוללות ליתיום-יון דורש גם מספר מתכות כבדות.

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

המשאבים האלה מוגבלים, וכרייתם הרבה פעמים גורמת לנזק סביבתי.

Inventors all over the world are rising to the challenge

ממציאים בכל העולם מתמודדים עם האתגר

of making batteries that can meet our needs—

של יצור סוללות שיכולות לעמוד בצורך שלנו --

many of them even weirder than the two lakes.

הרבה מהן אפילו מוזרות יותר משני האגמים.

One company is building a skyscraper battery.

חברה אחת בונה סוללת גורד שחקים.

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

כשהשמש זורחת, מנוף שמופעל על ידי כוח סולרי

piles blocks on top of each other in a tower.

עורם בלוקים אחד על השני במגדל.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

בלילה, המנופים נותנים לכבידה למשוך את הבלוקים למטה

and use the resulting power to spin generators.

והכוח שנוצר משמש לסובב גנרטור.

Though there have been some early setbacks,

למרות שהיו כמה בעיות בהתחלה,

another promising approach involves heating up salts until they melt.

גישה מבטיחה אחרת כוללת חימום מלח עד שהוא נמס.

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

המלח המותך יכול להיות אגור עד שיש דרישה גבוהה לחשמל,

then used to boil water.

ואז משתמשים בו להרתיח מים.

The steam can power turbines that generate electricity.

הקיטור יכול להפעיל טורבינות שמייצרות חשמל.

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

רעיון אחר: ביו-סוללות שעשויות מנייר, מונעות על ידי חיידקים,

and activated by spit.

ומופעלות על ידי רוק.

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

חיידקים משחררים אנרגיה בצורה של אלקטרונים כשהם עושים מטבוליזם של גלוקוז,

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

ולפחות מין אחד של חיידקים יכול להעביר את האלקטרונים האלה

outside its cells, completing a circuit.

מחוץ לתאים שלהם, ולהשלים מעגל חשמלי.

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

אמנם הסוללות האלו לא יספקו כוח לעיר, או אפילו לבית,

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

אבל אין להן העלות והפסולת של סוללות מסורתיות.

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

מאגמים גדולים בהרים לבקטריות מיקרוסקופיות,

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

מסוללות מי-ים שעוקפות את הצורך במתכות כבדות

to nuclear batteries that power deep space missions,

לסוללות גרעיניות שמספקות כוח למשימות בחלל,

we're constantly rethinking what a battery can be.

אנחנו כל הזמן חושבים מחדש מה סוללות יכולות להיות.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

הסוללה הלא סבירה הבאה יכולה להתחבא מתחת לאף שלנו --

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

רק מחכה להתגלות ולעזור לנו להשיג עתיד בר קיימא.