نظام تخزين طاقة شبكة صغيرة بسعة 522 كيلوواط/ساعة مُثبّت في مزرعة ألمانية | بطارية مبردة بالسوائل بسعة 500 كيلوواط/ساعة

مع استمرار ألمانيا في تسريع التحول نحو الطاقة المتجددة، تتجه المزارع والمنشآت التجارية الريفية بشكل متزايد إلى دمج الطاقة الشمسية المركبة على أسطحها مع تخزين البطاريات لتحسين استقلالها في مجال الطاقة وخفض تكاليف الكهرباء. ورغم شيوع توليد الطاقة الكهروضوئية في المزارع، إلا أن الاستخدام الأمثل لهذه الطاقة على مدار اليوم لا يزال يمثل تحديًا.

للمساهمة في حل هذه المشكلة، قامت شركة GSL ENERGY بتوريد نظام تخزين طاقة مصغر بسعة 522 كيلوواط/ساعة لمزرعة في شمال ألمانيا. يدمج المشروع ألواح الطاقة الشمسية الموزعة على أسطح المنازل مع خزانتين لتخزين الطاقة بسعة 261 كيلوواط/ساعة لكل منهما، مما يوفر منصة موثوقة لتخزين الطاقة قادرة على تزويد المعدات الزراعية ومرافق تربية الماشية والمباني السكنية في المزرعة بالطاقة.

صُمم هذا النظام ليتم تركيبه في الهواء الطلق، ويعمل دون الحاجة إلى مبنى مخصص للبطاريات. بفضل حجمه الصغير، وإدارته الذكية للطاقة، وتقنية التبريد السائل المتقدمة للبطاريات، يُعدّ هذا النظام مناسبًا تمامًا للبيئات الريفية حيث يجب تقليل مساحة التركيب وأعمال البناء إلى الحد الأدنى.

معلومات المشروع

موقع المشروع : شمال ألمانيا

التطبيق : شبكة كهربائية صغيرة للمزارع الزراعية

نوع النظام : نظام تخزين طاقة البطاريات التجارية والصناعية

سعة البطارية : 522 كيلوواط ساعة

إعدادات :

• خزانتان لتخزين البطاريات المبردة بالسوائل من نوع GSL ENERGY بقدرة 125 كيلوواط/261 كيلوواط ساعة
• إجمالي سعة تخزين الطاقة: 522 كيلوواط ساعة
• تركيب خارجي
• نظام إدارة الطاقة المتكامل (EMS)
• دمج الطاقة الشمسية الموزعة على أسطح المنازل

على الرغم من أن إجمالي السعة المركبة يبلغ 522 كيلوواط ساعة، إلا أن هذا المشروع يمثل حلاً نموذجياً للبطاريات بسعة 500 كيلوواط ساعة يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات تخزين الطاقة التجارية والصناعية.

تحديات المشروع

قبل تركيب نظام تخزين البطاريات، واجه العميل العديد من مشكلات إدارة الطاقة التي حدّت من القيمة الإجمالية لاستثماره في الطاقة الشمسية.

فائض إنتاج الطاقة الشمسية خلال النهار

أنتجت أنظمة الألواح الشمسية الكبيرة المثبتة على أسطح المنازل كميات كبيرة من الكهرباء خلال ساعات النهار. ومع ذلك، فإن معظم العمليات الزراعية - بما في ذلك الآلات الزراعية ومعدات تربية الماشية واستهلاك الكهرباء المنزلي - كانت تتم في الصباح الباكر وبعد غروب الشمس. ونتيجة لذلك، لم يكن بالإمكان استغلال كمية كبيرة من الطاقة الشمسية محلياً.

ارتفاع تكاليف الكهرباء خلال ساعات الذروة

يُحدث نظام تسعير الكهرباء في ألمانيا، القائم على وقت الاستخدام، فروقاً جوهرية بين تعريفات خارج أوقات الذروة وأوقات الذروة. وقد أدى شراء الكهرباء من الشبكة خلال ساعات المساء إلى زيادة ملحوظة في نفقات تشغيل المزرعة.

متطلبات التركيب الخارجي

يقع موقع التركيب بجوار مخزن حبوب في منطقة زراعية مفتوحة محاطة بأشجار ناضجة ومروج. ونظرًا لتنقل العمال والسكان والماشية بانتظام في المنطقة، كان من الضروري أن يوفر نظام التخزين حماية كهربائية موثوقة مع الالتزام بمتطلبات السلامة المحلية.

أعمال بناء مدنية محدودة

رغب مالك العقار في الحفاظ على المناظر الطبيعية القائمة وتجنب أعمال البناء الكبيرة. وكان من شأن بناء غرفة بطاريات تقليدية أن يزيد من تكاليف التركيب ومدة المشروع.

التوسع المستقبلي

مع استمرار نمو قدرة توليد الطاقة الشمسية، احتاج العميل إلى حل تخزين قادر على دعم التوسع السلس متعدد الوحدات دون إعادة تصميم النظام بأكمله.

حلول تخزين الطاقة من GSL ENERGY

ولتلبية هذه المتطلبات، قامت شركة GSL ENERGY بنشر خزانتين لتخزين البطاريات بسعة 261 كيلوواط ساعة تعملان بالتوازي من خلال نظام إدارة طاقة موحد.

يخزن هذا الحل الطاقة الشمسية الفائضة خلال النهار، ويوفر الكهرباء تلقائيًا خلال فترات ذروة الطلب. وتتيح الجدولة الذكية للبطاريات تحسين عمليات الشحن والتفريغ وفقًا لإنتاج الطاقة الشمسية وأسعار الكهرباء ومتطلبات الأحمال.

كما يسمح التصميم المعياري بدمج خزائن بطاريات إضافية في المستقبل، مما يوفر مرونة طويلة الأجل مع توسع المزرعة.

لماذا كابينة تخزين بطاريات بسعة 261 كيلوواط ساعة تم اختياره

التوسع المتوازي الأصلي

تدعم كل خزانة تخزين بطاريات بسعة 261 كيلوواط ساعة التشغيل المتوازي المستقر لوحدات متعددة.

في هذا المشروع، تعمل خزانتان معًا كنظام تخزين متكامل. تضمن خوارزميات الموازنة الذكية شحنًا وتفريغًا منتظمين مع منع التيارات الدائرية بين الخزانتين. يُسهّل هذا التصميم توسيع السعة مستقبلًا ويدعم مشاريع الشبكات الصغيرة التجارية الأكبر حجمًا.

تقنية تبريد البطاريات السائلة المتقدمة

يلعب التحكم في درجة الحرارة دورًا مهمًا في أداء البطارية وعمرها الافتراضي.

بخلاف أنظمة التبريد الهوائي التقليدية، يستخدم حل GSL ENERGY تقنية تبريد سائل البطارية المتقدمة للحفاظ على درجات حرارة الخلايا ثابتة في جميع أنحاء الخزانة.

تم تجهيز كل خزانة بطارية مبردة بالسوائل بنظام إدارة حرارية ذكي يقوم بضبط دوران سائل التبريد باستمرار وفقًا لظروف التشغيل.

بالمقارنة مع طرق التبريد التقليدية، بطارية مبردة بالسوائل توفر التكنولوجيا العديد من المزايا:

• درجات حرارة أكثر تجانسًا للخلايا
• انخفاض مستوى ضوضاء التشغيل
• كفاءة شحن محسّنة
• انخفاض استهلاك الطاقة المساعدة
• عمر بطارية أطول
• أداء مستقر خلال الظروف الصيفية والشتوية

تُعد هذه المزايا ذات قيمة خاصة بالنسبة لمنشآت تخزين الطاقة التجارية الخارجية حيث تتقلب درجات الحرارة المحيطة على مدار العام.

تركيب خارجي بدون مبنى بطاريات

كان أحد الأهداف الرئيسية للمشروع هو تقليل أعمال البناء مع حماية البيئة الطبيعية للمزرعة.

بدلاً من بناء غرفة مخصصة للمعدات، تم تركيب نظام تخزين الطاقة للشبكة المصغرة بالكامل على أساسات خرسانية مسلحة بجانب المباني الزراعية القائمة.

ساهم التصميم الخارجي المدمج في تقليل وقت البناء، وخفض تكاليف الاستثمار، والحفاظ على الأشجار الناضجة والمساحات الخضراء في جميع أنحاء الموقع.

التشغيل الموثوق في البيئات الزراعية

تم تصميم نظام التخزين خصيصاً للتطبيقات الخارجية الصعبة.

تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:

• حماية الغلاف IP54
• نظام تبريد سائل متكامل
• نظام التحكم الذكي في نظام إدارة الطاقة الكهرومغناطيسية
• المراقبة عن بعد
• التشخيص التلقائي للأعطال
• تصميم عالي الكثافة الطاقية

تضمن هذه الميزات مجتمعة التشغيل الموثوق به على الرغم من تغير الظروف الجوية الشائعة في شمال ألمانيا.

حماية شاملة للسلامة

تظل السلامة أولوية قصوى بالنسبة لمنشآت تخزين البطاريات التجارية.

تتضمن كل خزانة بطارية مبردة بالسوائل وظائف حماية متعددة، بما في ذلك: الحماية من الشحن الزائد، والحماية من التفريغ الزائد، والحماية من قصر الدائرة، ومراقبة العزل، ونظام إدارة البطارية (BMS)، وإخماد الحرائق التلقائي.

ولزيادة تحسين سلامة الموقع، تم إحاطة منطقة التركيب بسياج أمني مجلفن، مما يمنع الوصول غير المصرح به مع السماح بالصيانة المريحة.

تشغيل تخزين الطاقة في الشبكات الصغيرة الذكية

يعمل نظام تخزين الطاقة المصغر المكتمل بشكل وثيق مع نظام الخلايا الكهروضوئية الموجود على سطح المزرعة.

خلال فترات توليد الطاقة الشمسية القوية، يتم شحن البطاريات بالكهرباء الزائدة بدلاً من تصديرها إلى الشبكة.

عندما يزداد الطلب على الكهرباء في الصباح الباكر أو المساء، يقوم نظام التخزين بتفريغ نفسه تلقائيًا لدعم المعدات الزراعية والمباني السكنية والأحمال الكهربائية الأخرى.

يقوم نظام إدارة الطوارئ بتحليل ما يلي بشكل مستمر:

• إنتاج الطاقة الشمسية
• حالة شحن البطارية (SOC)
• الطلب على الكهرباء
• ظروف الشبكة
• تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام

وبناءً على هذه المعلومات، يقوم النظام تلقائيًا باختيار استراتيجية الشحن والتفريغ الأكثر اقتصادية دون الحاجة إلى تدخل يدوي.

نتائج المشروع

بعد بدء التشغيل، حقق المشروع تحسينات تشغيلية قابلة للقياس.

زيادة الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية

تستخدم المزرعة الآن أكثر من 90% من الطاقة الشمسية المولدة من أسطحها محلياً، مما يقلل بشكل كبير من هدر الكهرباء المتجددة.

انخفاض تكاليف الطاقة

يقوم نظام البطاريات بسعة 500 كيلوواط ساعة بتخزين الكهرباء الشمسية منخفضة التكلفة خلال النهار وتوفير الطاقة خلال فترات المساء المكلفة، مما يقلل الاعتماد على شبكة الكهرباء العامة.

استقلال أكبر في مجال الطاقة

توفر منصة تخزين الطاقة في الشبكة المصغرة كهرباء مستقرة للإنتاج الزراعي مع تحسين القدرة على مواجهة تقلبات إمدادات الطاقة الكهربائية.

تقليل التأثير البيئي

من خلال زيادة استخدام الطاقة المتجددة المحلية إلى أقصى حد، يساهم المشروع في خفض انبعاثات الكربون مع دعم أهداف ألمانيا طويلة الأجل في مجال الطاقة النظيفة.

حل قابل للتطوير للشبكات الصغيرة التجارية

على الرغم من أن هذا التركيب قد تم تصميمه لعميل زراعي، إلا أن نفس بنية البطارية 500 كيلو واط ساعة مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات التجارية والصناعية، بما في ذلك: المزارع، ومرافق التصنيع، والمستودعات، والمباني التجارية، والمجمعات الصناعية، والفنادق، والمدارس، والشبكات الصغيرة المجتمعية.

تتيح المنصة المعيارية تشغيل العديد من خزائن تخزين البطاريات بسعة 261 كيلوواط ساعة معًا، مما يسهل توسيع سعة التخزين مع زيادة الطلب على الطاقة.

خاتمة

يوضح هذا المشروع كيف يمكن لنظام تخزين الطاقة الحديث في الشبكات الصغيرة أن يحول استخدام الطاقة المتجددة في البيئات الزراعية.

من خلال دمج خزانتين لتخزين البطاريات بسعة 261 كيلوواط ساعة، قدمت شركة GSL ENERGY حلاً موثوقًا به للبطاريات بسعة 500 كيلوواط ساعة يجمع بين إدارة الطاقة الذكية، والتبريد السائل المتقدم للبطاريات، وتوسيع النظام المرن ضمن تصميم خارجي صغير الحجم.

يضمن استخدام تقنية البطاريات المبردة بالسوائل التشغيل المستقر في ظل الظروف الجوية المتغيرة مع تقليل متطلبات الصيانة وإطالة عمر البطارية.

مع استمرار توسع توليد الطاقة الشمسية الموزعة في جميع أنحاء ألمانيا وأوروبا، توفر منصة تخزين البطاريات التجارية من GSL ENERGY حلاً عمليًا وقابلاً للتطوير للمزارع والشركات والمنشآت الصناعية التي تسعى إلى تحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة، وخفض تكاليف التشغيل، والاستقلال في مجال الطاقة على المدى الطويل.