تواجه أنظمة الطاقة التقليدية منها والمتجددة تحديات عديدة، من التقلبات في إنتاج الطاقة المتجددة إلى ارتفاع تكاليف الوقود الأحفوري. هنا يأتي دور أنظمة تخزين الطاقة كحلاً مبتكراً واستثماراً ذكياً وواعداً. فدورها لا يقتصر على تخزين الفائض من الطاقة المتجددة فحسب، وإنما تساهم أيضًا في تحقيق استقرار الشبكة الكهربائية وتلبية الطلب المتزايد على الطاقة بشكل موثوق وفعال. وإن اختيار نظام تخزين الطاقة المناسب أمراً ضرورياً لضمان موثوقية الطاقة وتحسين استخدام واستهلاك الطاقة ودمج هذه الأنظمة مع مصادر الطاقة المتجددة ويتطلب دراسة دقيقة لعوامل عديدة ومتنوعة.
يتناول هذا المقال أبرز تطبيقات أنظمة تخزين الطاقة وأهم 5 اعتبارات يجب النظر فيها عند اختيار نظام تخزين طاقة.
تطبيقات أنظمة تخزين الطاقة
تتعدد فوائد أنظمة تخزين الطاقة ولا تقتصر على توفير الطاقة وتقليل التكاليف، وإنما تمتد لتشمل تحسين موثوقية الشبكة الكهربائية واستقرارها. إذ تلعب هذه الأنظمة دوراً حيوياً في تنظيم تردد الشبكة الكهربائية. فانخفاض التردد يؤدي إلى انخفاض الجهد أو انقطاع التيار بشكل كامل، وارتفاعه قد يتسبب في تلف الشبكة الكهربائية والأجهزة المتصلة بها. لذلك فإن تنظيم التردد أمرًا بالغ الأهمية ولأنظمة تخزين الطاقة دور كبير في هذه العملية. إذ تعمل على تقليل التذبذبات الناتجة عن التغيرات المفاجئة في الطلب أو الإنتاج وإذا بدأ التردد في الانخفاض، عملت هذه الأنظمة على توصيل الكهرباء المخزنة بسرعة إلى الشبكة لرفع التردد. ومن ناحية أخرى، يمكن لهذه الأنظمة أن تخزن الكهرباء الزائدة من الشبكة عندما يكون التردد مرتفعًا جدًا.
إضاقة لذلك تعمل أنظمة تخزين الطاقة على تنظيم مستويات جهد الشبكة الكهربائية مما يضمن عدم حدوث تقلبات مفاجئة في الجهد ناجمة عن تقلبات الإنتاج، وخاصةً في الشبكات التي تعتمد بشكل كبير على مصادر الطاقة المتجددة المتقلبة مثل الرياح والطاقة الشمسية.
كما تساعد أنظمة تخزين الطاقة على قطع ذروة الأحمال (Peak Shaving) والتي تهدف إلى تقليل كمية الطاقة الكهربائية التي تسحبها منشأة ما من الشبكة العامة للكهرباء خلال ساعات ذروة الطلب، والتي عادة ما تكون أسعارها هي الأعلى نسبياً.
علاوة على ذلك توفر أنظمة تخزين الطاقة على مستوى المرافق مصدر طاقة موثوق لبدء تشغيل محطات توليد الكهرباء بعد حدوث انقطاع كامل للطاقة في الشبكة التعتيم التام (Blackout)وتساهم في عملية الإقلاع الأسود (Black Start).
أهم 5 اعتبارات يجب النظر فيها عند اختيار نظام تخزين طاقة
1- الغاية من نظام تخزين الطاقة
في البداية وقبل الشروع في اختيار نظام لتخزين الطاقة لا بد من تحديد الهدف من استخدام هذا النظام سواء تحقيق الاستقلال التام عن الشبكة الكهربائية أو تقليل الاعتماد عليها من أجل خفض الفواتير، لأن ذلك سيساعد في اختيار الحجم والسعة المناسبين لنظام تخزين الطاقة. فإذا كان الهدف هو تحقيق الاستقلال عن الشبكة فهناك حاجة ماسة بحاجة إلى نظام كبير السعة قادر على تغطية جميع الاحتياجات من الطاقة خلال فترات انقطاع التيار الكهربائي. أما إذا كان الهدف تقليل فواتير الطاقة، فسيتم التركيز على اختيار نظام لتخزين الطاقة الزائدة المنتجة من الألواح الشمسية أو عنفات الرياح خلال ساعات الذروة لاستخدامها في ساعات ذروة الطلب. وبالتالي، فإن تقييم متوسط استهلاك الطاقة وساعات الذروة واحتياجات الطاقة المحددة سيساعد بشكل كبير وأساسي على تحديد الحجم الأمثل لنظام التخزين
2- الجدوى المالية
إن تركيب نظام تخزين طاقة يتطلب استثماراً مقدماً لذلك فإنه من الضروري تقييم الجدوى المالية للمشروع بشكل مفصل. ويشمل ذلك وضع التكلفة الإجمالية للنظام بما في ذلك تكاليف المعدات والتركيب والصيانة في عين الاعتبار. بالإضافة إلى تحليل الإيرادات المتوقعة على المدى الطويل وتحديد فترة استرداد الاستثمار.
3- تحديد حجم النظام
إن نظام تخزين الطاقة يعتبر المسؤول الأول عن تلبية الاحتياجات من الطاقة لذلك فإن تحديد الحجم المناسب لنظام تخزين الطاقة أمراً بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل. يتم ذلك من خلال إجراء تقييم دقيق للطلب على الطاقة كمعرفة الأحمال المراد تشغيلها ومتوسط وقت تشغيلها أو من خلال مراجعة فاتورة الكهرباء الشهرية وتقييم إنتاج الطاقة المتجددة المتوفرة وتقييم السعة المطلوبة. ولا بد من أخذ العديد من العوامل بعين الاعتبار مثل متوسط إنتاج الطاقة اليومي للألواح الشمسية أو لعنفات الرياح، وفترات ذروة استهلاك الطاقة، والتوسعات المستقبلية المحتملة. بالإضافة إلى ذلك فلا بد من التأكد من توافق نظام تخزين الطاقة مع نظام الطاقة المتجددة (طاقة شمسية أو طاقة رياح…) والعاكس، والمكونات الأخرى.
4- تقنيات البطاريات
يؤثر نوع وجودة البطاريات المستخدمة في نظام تخزين الطاقة بشكل كبير على أداء النظام وطول عمره الافتراضي. يوجد تقنيات مختلفة للبطاريات مثل بطاريات الليثيوم أيون أو بطاريات الرصاص الحمضية أو بطاريات التدفق، وتختلف هذه البطاريات عن بعضها البعض بكثافة الطاقة والعمر الافتراضي والكفاءة والتكلفة. ويعود سبب اختلاف هذه الخصائص إلى اختلاف التطبيقات التي يمكن استخدام فيها هذه الأنواع المختلفة من البطاريات لذلك لا بد من اختيار التقنية التي تلبي الاحتياجات وتناسب سيناريو التطبيق الذي سيتم استخدام نظام تخزين الطاقة فيه سواء كان للتطبيقات التجارية والصناعة أو للتطبيقات السكنية. ويجب الحرص على اختيار العلامات التجارية الموثوقة تفادياً لحدوث مشاكل في النظام مستقبلاً.
5- شروط وظروف التركيب
بعد اختيار مواصفات نظام تخزين الطاقة وفقاً للاحتياجات المطلوبة فلا بد من البحث عن أفضل الظروف لتركيب نظام تخزين الطاقة. سواءً كان ذلك بالبحث عن بيئة جافة خالية من الرطوبة لتثبيت النظام أو البحث عن مكان ذو تهوية جيدة لتبديد الحرارة المتولدة ومنع ارتفاع درجة حرارة البطاريات. بالإضافة إلى تثبيت معدات السلامة من الحرائق مثل طفايات ثاني أكسيد الكربون
أنظمة تخزين الطاقة من سولاكس: حلول تناسب جميع التطبيقات
تقدم شركة سولاكس باور (Solax Power) الرائدة عالمياً في تصنيع العواكس الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة حلولاً متنوعة من أنظمة تخزين الطاقة تناسب الاحتياجات المختلفة والمتنوعة للعملاء.
تمتلك الشركة نظام لتخزين الطاقة (ESS AELIO) المبتكر والذي يدعم التشغيل على الشبكة وخارجها ويتلاءم مع سيناريوهات تطبيق مختلفة ولا سيما التطبيقات التجارية والصناعية كما يمكن استخدامه في محطات الطاقة الافتراضية (vpp) والشبكات المصغرة وتنظيم التردد وقطع ذروة الأحمال وغيرها. ويتمتع هذا النظام بمزايا عديدة أهمها إدارة الشحن والتفريغ الذكية والسلامة والموثوقية وسهولة التشغيل والصيانة. بالإضافة إلى انه يوفر قدرة احتياطية عالية بزمن تحويل أقل من 10 ميللي من الثانية.
بالإضافة إلى ذلك فإن نظام تخزين الطاقة (ESS AELIO) يستخدم بطاريات فوسفات الحديد والليثيوم (LFP) عالية الكثافة والأمان والأداء ويتوفر بسعة 100 كيلوواط ساعة و200 كيلوواط ساعة مما يساهم في تقليل التكلفة الأولية للنظام. ومن الجدير بالذكر أنه يمكن استخدامه كوحدة تخزين واحدة أو ربط عدة وحدات مع بعضها البعض لتحقيق شحن وتفريغ مستقر وفقاً لأوضاع العمل المحددة.
إضافة إلى ما سبق فقد تم تجهيز (ESS AELIO) بنظام لإدارة الطاقة (EMS) يمكنه مراقبة حالة العمل لكل خلية بطارية بالإضافة إلى الحماية من الحرائق. وأكثر ما يثير الدهشة ويجعل هذا النظام خياراً يستحق الاستثمار هو التحكم الذكي باستراتيجيات التشغيل الذكية المختلفة والجدولة المستقلة بناء على أسعار الكهرباء المحلية والإدارة الشاملة للطاقة الكهروضوئية وأنظمة تخزين الطاقة وشحن المركبات الكهربائية.
تقدم أنظمة ESS TRENE: حلولاً ذكية وفعّالة وآمنة ومستقرة
تعتمد هذه السلسلة من أنظمة التخزين على الهواء في عملية التبريد وتستخدم خلايا فوسفات الحديد والليثيوم بسعة 215 كيلوواط ساعة لكل خزانة مما يضمن الأداء الموثوق لعمليات الشحن والتفريغ مع عمر افتراضي يزيد عن 10 سنوات.
يتمتع هذا النظام كنظيره (ESS AELIO) بحمايات متعددة مثل الحماية من الجهد الزائد ودرجة الحرارة الزائدة. بالإضافة إلى أنه تم تجهيزه بمواد مقاومة للحريق و4 مستويات من نظام الحماية من الحرائق والتي يمكنها الكشف عن مخاطر الحرائق المحتملة والاستجابة لها على الفور مما يساهم في السيطرة الفعالة على الحرائق والحد من مخاطر الحوادث المتعلقة بالسلامة.
بطاريات للتطبيقات السكنية
تقدم شركة سولاكس باور (Solax Power) بطارية T-BAT-SYS-LV D53 المصنعة من فوسفات الحديد والليثيوم والخالية من الكوبالت والتي تتميز بأنها آمنة وموثوقة وطويلة الأمد. تتمتع هذه البطاريات بدورة حياة تزيد عن 6000 دورة وتصل النسبة المئوية لعمق التفريغ إلى 90% مما يوفر أداءً استثنائياً.
تعتبر هذه البطارية الخيار المثالي للتطبيقات السكنية إذ يمكن تثبيتها على الحائط أو على الأرض وتتراوح سعاتها بين 5.3 كيلوواط ساعة و85.1 كيلوواط ساعة ويمكن إضافة ما يصل إلى 16 وحدة على التوازي لزيادة سعتها. كما أن هذا النظام يأتي مزوداً بميزات تجعله يستحق أن يكون الخيار الأول للتطبيقات المنزلية كالمراقبة عن بعد واستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي في تشخيص الأخطاء وتقليل المخاطر. بالإضافة إلى قدرتها على العمل عند الجهود المرتفعة والمنخفضة الأمر الذي يوفر مرونة لا مثيل لها في الربط والتركيب.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
