ما هو نظام تخزين الطاقة بالبطارية وكيف يعمل؟

مع الاعتماد الواسع النطاق لـ الطاقة المتجددة والطلب المتزايد على المرونة والموثوقية في أنظمة الطاقة، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات عنصراً حاسماً في إدارة الطاقة. يمكن لأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات تخزين الكهرباء وإطلاقها في أوقات مختلفة، ومعالجة التقلبات في العرض والطلب على الطاقة، وتعزيز استقرار الشبكة، وتحسين تكاليف الكهرباء، وتوفير حلول طاقة آمنة وموثوقة لكل من الشركات والمنازل. تقدم هذه المقالة لمحة عامة متعمقة عن نظام تخزين الطاقة الكهربائية الموزعة، بما في ذلك تعريفه ومبادئ عمله ومزاياه وسيناريوهات تطبيقه وتكامله مع أنظمة التوليد الموزعة.

ما هو نظام تخزين الطاقة بالبطارية

نظام تخزين الطاقة بالبطاريات هو نظام يستخدم البطاريات كوسائط لتخزين الطاقة لتخزين الكهرباء وإطلاقها خلال فترة معينة. ويكتسب نظام تخزين الطاقة بالبطاريات أهمية خاصة بالنسبة للمنازل والشركات والمرافق العامة لأن إمدادات الطاقة يمكن أن تتقلب بسبب الموقع أو الطقس أو انقطاع التيار الكهربائي.

تُعد الطاقة الشمسية، كمصدر نظيف ومتجدد، محركًا فريدًا ورائعًا للطاقة، ولكن توليد الطاقة يعتمد على ضوء الشمس. ومن خلال الدمج مع البطاريات، يمكن أن تخزن الطاقة الشمسية الزائدة المولدة خلال النهار واستخدامها في الليل أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مما يخفف من التقطع في الطاقة المتجددة ويضمن إمدادات طاقة مستقرة.

كيف يمكن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات العمل؟

يتكون نظام BESS الكامل عادةً من وحدات البطارية ونظام إدارة البطارية (BMS) ونظام تحويل الطاقة (PCS) ونظام إدارة الطاقة (EMS) والأنظمة المساعدة، حيث يؤدي كل مكون وظائف محددة.

يمكن تلخيص مبدأ عمل بطارية بيس في أربع خطوات أساسية: الشحن والتخزين والتفريغ والإدارة الذكية. عندما تكون إمدادات الطاقة كافية، كما هو الحال خلال فترات خارج أوقات الذروة في الشبكة أو التوليد الزائد للطاقة المتجددة، يقوم نظام الشحن بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ويخزن الطاقة الكهربائية في البطارية كطاقة كيميائية. وعندما يرتفع الطلب على الطاقة أو يكون التوليد غير كافٍ، يقوم النظام بتحويل الطاقة الكيميائية مرة أخرى إلى طاقة كهربائية للشبكة أو الحمل، مما يتيح توفير الطاقة في أوقات الذروة وموازنة الطاقة. ويراقب نظام إدارة البطاريات ونظام إدارة الطاقة النظام في الوقت الحقيقي، ويحسّن استراتيجيات الشحن/التفريغ، ويضمن التشغيل الفعال والمستقر والآمن من خلال الجدولة الذكية والإدارة الحرارية وحماية السلامة.

من خلال التحويل بين الطاقة الكهربائية والكيميائية، يمكن أن يستجيب نظام بيس بمرونة للتقلبات في إمدادات الطاقة والطلب عليها، ويعزز استقرار الشبكة، ويحسن استخدام الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة، ويقلل من تكاليف الكهرباء للشركات والأسر.

مزايا نظام تخزين الطاقة بالبطاريات

توفر أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات حلولاً فعالة وذكية ومستدامة لهياكل الطاقة الحديثة. فهي لا تحسن استخدام الطاقة المتجددة فحسب، بل تعزز أيضاً استقرار الشبكة، وتحسن تكاليف الطاقة، وتوفر فوائد بيئية كبيرة.

1- زيادة استخدام الطاقة المتجددة

يتسم توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بالتغير، ويمكن لنظم تخزين الطاقة الكهربائية الزائدة عندما يكون التوليد مرتفعًا وتحريرها عندما يكون التوليد منخفضًا، مما يؤدي إلى سلاسة إنتاج الطاقة. ومن خلال توفير الطاقة في أوقات الذروة وتنظيم الطاقة، تعمل أنظمة التخزين على تحسين توافر وموثوقية الطاقة المتجددة بشكل كبير، مما يعزز اعتماد الطاقة الخضراء على نطاق أوسع.

2- تعزيز استقرار الشبكة وموثوقيتها

يمكن أن تستجيب أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية الاحتياطية بسرعة لأحمال الشبكة المرتفعة أو المتذبذبة، مما يوفر تنظيم التردد ودعم الجهد الكهربائي والاحتياطي في حالات الطوارئ للمساعدة في الحفاظ على توازن الشبكة واستقرارها. بالنسبة للمجمعات الصناعية أو مراكز البيانات التي تتطلب موثوقية عالية، يمكن أن تعمل أنظمة التخزين كطاقة احتياطية، حيث يتم تشغيلها على الفور أثناء انقطاع التيار الكهربائي لتقليل الانقطاعات التشغيلية.

3- تقليل تكاليف الكهرباء

يمكن لأنظمة التخزين أن تشحن تلقائيًا خلال فترات انخفاض أسعار الكهرباء وتفريغها خلال فترات الذروة، مما يساعد الشركات والأسر على تحسين تكاليف الطاقة. وعند دمجها مع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يزيد التخزين من الاستهلاك الذاتي ويقلل من الاعتماد على شبكة الكهرباء، مما يحقق فوائد اقتصادية طويلة الأجل.

4- فوائد بيئية كبيرة

يقلل تطبيق أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات من الاعتماد على الوقود الأحفوري التقليدي، ويقلل من انبعاثات الكربون، ويدعم الانتقال إلى مزيج طاقة أنظف ومنخفض الكربون. ومن خلال استخدام الطاقة المتجددة بشكل أكثر كفاءة، تدعم أنظمة تخزين البطاريات أهداف التحول العالمي للطاقة وتوفر حلولاً عملية لمكافحة تغير المناخ.

سيناريوهات تطبيق نظام تخزين الطاقة بالبطاريات

يتمتع نظام بيسس بمجموعة واسعة من الاستخدامات، حيث يلعب دورًا مهمًا في البيئات التجارية والصناعية والشبكية والسكنية، مما يوفر المرونة والاستقرار والفوائد الاقتصادية. وفيما يلي الوظائف والقيم الرئيسية لـ BESS في سيناريوهات التطبيق المختلفة:

السيناريوهات التجارية والصناعية

بالنسبة للشركات والمصانع، تُعد BESS أداة قوية لإدارة الطاقة والتحكم في التكاليف:

• حلاقة الذروة: الشحن خارج فترات الذروة وتفريغ الشحنات خلال فترات الذروة لتقليل أحمال الذروة وتجنب ارتفاع رسوم الطلب.
• تحويل الأحمال: نقل استهلاك الكهرباء من الفترات ذات التكلفة العالية إلى الفترات ذات التكلفة المنخفضة لموازنة نفقات الطاقة وتحسين الكفاءة الإجمالية.
• دعم الشبكة الكهربائية الصغيرة: في المتنزهات أو المصانع أو المناطق النائية، يمكن أن يعمل نظام دعم الشبكة الكهربائية BESS كمكون أساسي لشبكة كهربائية صغيرة، مما يتيح التشغيل المتصل بالشبكة والمستقل على حد سواء.

حتى أثناء انقطاع الشبكة، يمكن للشبكة المصغرة أن تحافظ على الأحمال الحرجة التي يتم تشغيلها بواسطة نظام التخزين.

اكتشف كيف يعمل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) من GODE يدعم متنزه دينو الصحراء الترفيهي في ماليزيا من خلال دمج توليد الطاقة المتجددة، وتعظيم كفاءة الطاقة، وتحسين إدارة الأحمال في أوقات الذروة. حتى في وضع الشبكة المصغرة، يمكن للنظام أن يحافظ على الأحمال الحرجة أثناء انقطاع الشبكة، مما يضمن إمدادات طاقة مستمرة وموثوقة.

التطبيقات على جانب الشبكة

أما على مستوى نظام الطاقة، فإن نظام بيس هو بنية تحتية أساسية لضمان استقرار الشبكة ومرونتها:

• توفير الذروة وتنظيم التردد: الاستجابة السريعة لتقلبات التردد والجهد، وتحسين جودة الشبكة.
• تخفيف إجهاد النقل: تفريغ الطاقة المخزنة أثناء ذروة الطلب لتقليل أحمال الخطوط ومنع التحميل الزائد على المعدات.
• قدرة بدء التشغيل الأسود: توفير طاقة بدء التشغيل للمولدات أثناء انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع، مما يتيح استعادة الشبكة بسرعة.

السيناريوهات السكنية

تُظهر BESS أيضًا إمكانات كبيرة في إدارة الطاقة السكنية، مما يساعد الأسر على تحقيق الاستقلالية في مجال الطاقة وأنماط الحياة منخفضة الكربون:

• طاقة احتياطية: توفير الطاقة في حالات الطوارئ للأجهزة الحيوية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
• مراجحة الذروة: تخزين الكهرباء خلال فترات انخفاض الأسعار واستخدامها أو إعادة تغذيتها للشبكة خلال فترات الذروة لتقليل فواتير الكهرباء.
• العيش خارج الشبكة: عند إقرانها مع الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تسمح BESS للأسر بالعمل خارج الشبكة جزئياً أو كلياً، مما يدعم الاستهلاك الذاتي ونمط حياة الطاقة النظيفة.

تكامل بيس مع أنظمة التوليد الموزعة

GODE's نظام التخزين تستفيد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية ونظام الإدارة البيئية وتقنيات التحكم الذكي لدمج حلول التخزين بسلاسة مع مختلف أنظمة التوليد الموزعة. وسواء كانت المنشأة تمتلك بالفعل طاقة شمسية كهروضوئية أو توربينات رياح أو غيرها من أنظمة الطاقة المتجددة، أو تخطط لبناء منشآت جديدة للطاقة الموزعة، فإن حلول التخزين من GODE يمكن أن تتكيف بمرونة. من خلال المراقبة في الوقت الحقيقي والإرسال الذكي، يعمل النظام على تحسين إنتاج الطاقة واستخدامها، مما يتيح إمدادات الطاقة الموضعية وحلاقة الذروة والاستخدام الفعال للطاقة، مما يساعد الشركات على خفض التكاليف وتحسين موثوقية الطاقة ودعم أهداف التنمية المستدامة.

الخاتمة

من خلال الإدارة الذكية للشحن والتفريغ الذكي والتكامل العميق مع أنظمة التوليد الموزعة، يعمل تخزين طاقة البطاريات على تحويل استخدام الطاقة الحديثة. وسواء في التطبيقات السكنية أو التجارية أو الشبكية، فإن بطاريات تخزين الطاقة سواء في التطبيقات السكنية أو التجارية أو الشبكية، تتيح استخدام الطاقة بكفاءة وإمدادات مستقرة وتحسين التكلفة، مما يوفر دعمًا تقنيًا قويًا لمستقبل مستدام ومنخفض الكربون.