كيف يتم دمج نظام تخزين الطاقة بالبطاريات مع أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح؟

في المشاريع الواقعية، نادراً ما تعمل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بشكل منفصل. فمعظم المنشآت الجديدة - سواء كانت تجارية أو على نطاق المرافق العامة - تُصمم مع توفير أنظمة تخزين منذ البداية.

من خلال ما نراه في جانب التصنيع وتسليم المشاريع، أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) تُستخدم بشكل أساسي لحل مشكلة واحدة: الطاقة المتجددة لا تنتج الطاقة عندما تحتاجها فعلياً.

تكمن أهمية أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في تلك الفجوة بين الإنتاج والطلب.

لماذا تحتاج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى التخزين عملياً؟

إذا كنت قد عملت في مشروع للطاقة الشمسية الكهروضوئية أو طاقة الرياح، فإن النمط مألوف:

تبلغ الطاقة الشمسية ذروتها عند منتصف النهار، لكن الطلب غالباً ما يرتفع في المساء.

يمكن أن يتغير إنتاج الرياح في غضون دقائق

بل وقد يفرض مشغلو الشبكة قيودًا على كمية الطاقة التي يمكنك تصديرها

بدون تخزين، يتم إهدار جزء من الطاقة أو بيعه بقيمة أقل.

بإضافة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، يصبح النظام أسهل بكثير في الإدارة:

يتم تخزين الطاقة الزائدة بدلاً من تقليصها.

يمكن توصيل الطاقة عندما تكون الأسعار أعلى

يصبح الناتج أكثر قابلية للتنبؤ بالنسبة للشبكة

ولهذا السبب أصبحت "الطاقة الشمسية + التخزين" و "طاقة الرياح + التخزين" من التكوينات القياسية في العديد من الأسواق.

كيف تتم عملية التكامل فعلياً

من منظور هندسة النظام، فإن التكامل ليس معقدًا، ولكنه يحتاج إلى أن يتم بشكل صحيح.

يتضمن الإعداد النموذجي ما يلي:

محول الطاقة الشمسية أو وحدة تحكم توربينات الرياح

نظام البطاريات (BESS)

نظام تحويل الطاقة (PCS)

نظام إدارة الطاقة (EMS)

يقوم نظام إدارة الطوارئ بدور صانع القرار، حيث يقوم بالتحقق باستمرار مما يلي:

كمية الطاقة المتولدة

ما هي الكمية المستهلكة؟

حالة شحن البطارية

وبناءً على ذلك، يقرر ما إذا كان سيتم الشحن أو التفريغ.

بعبارات بسيطة:

زيادة الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ← قم بتخزينها

لا يوجد إنتاج كافٍ ← أطلقه

هذا هو المنطق الأساسي وراء جميع الأنظمة الهجينة.

سيناريوهات التكامل المختلفة

1. الطاقة الشمسية + نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (الأكثر شيوعاً)

في المشاريع التجارية والصناعية، يُستخدم هذا الإعداد بشكل أساسي لتحسين الاستهلاك الذاتي.

بدلاً من تصدير فائض الطاقة الشمسية بتعرفة منخفضة، يقوم المستخدمون بتخزينها واستخدامها لاحقاً. وهذا الأمر ذو أهمية خاصة في المناطق التي:

ارتفاع أسعار الكهرباء

تعريفات منخفضة للتغذية

2. طاقة الرياح + نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (الامتثال للشبكة)

تستفيد مشاريع طاقة الرياح من التخزين بطريقة مختلفة.

نظراً لتقلب إنتاج طاقة الرياح بسرعة، غالباً ما يحتاج مشغلو الشبكة إلى تنعيمها. وتساعد أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات في ذلك من خلال:

استيعاب التقلبات قصيرة المدى

تقديم منحنى خرج أكثر استقرارًا

وهذا يسهل تلبية متطلبات ربط الشبكة.

3. الطاقة الشمسية + طاقة الرياح + نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (الأنظمة الهجينة)

في المشاريع الكبيرة، يكون الجمع بين مصدري الطاقة أمراً منطقياً.

غالباً ما يكمل كل من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بعضهما البعض:

تعمل الطاقة الشمسية خلال النهار

قد تتولد الرياح ليلاً أو في فصول مختلفة

بإضافة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات، يمكن للنظام موازنة كلا المدخلين وتوفير طاقة أكثر استقرارًا.

أهمية تكنولوجيا البطاريات

من وجهة نظر الشركة المصنعة، لا تتصرف جميع البطاريات بنفس الطريقة في هذه الأنظمة.

تستخدم معظم المشاريع الحديثة الآن بطاريات LiFePO₄، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها توفر ما يلي:

استقرار حراري أفضل

عمر دورة أطول

مخاطر السلامة المنخفضة

في شركة GSL ENERGY، يتم استخدام هذه الكيمياء في أنظمة التخزين السكنية والتجارية، وخاصة في المشاريع التي تتطلب دورات تشغيل يومية.

في مجال دمج الطاقة المتجددة، لا تُعدّ البطاريات مجرد مصدر احتياطي للطاقة، بل تُستخدم يومياً. لذا فإنّ عمر الدورة واستقرارها أهم من أي شيء آخر.

دور أنظمة التحكم

أحد الأمور التي غالباً ما يتم التقليل من شأنها هي أهمية نظام التحكم.

حتى مع وجود أجهزة جيدة، يمكن أن يؤدي ضعف منطق التحكم إلى تقليل أداء النظام.

نظام إدارة الطوارئ المصمم جيدًا سيفعل ما يلي:

إعطاء الأولوية لاستخدام الطاقة الشمسية قبل استيراد الطاقة من الشبكة

حدد وقت فرض الرسوم بناءً على التعريفات

احتفظ باحتياطي كافٍ لفترات ذروة الطلب

في بعض المشاريع، وخاصة الشبكات الصغيرة، يتولى نظام إدارة الطاقة أيضًا إدارة مولدات الديزل أو التفاعل مع الشبكة.

الأنظمة الموزعة و الشبكات الصغيرة

كما نشهد أيضاً تحول المزيد من المشاريع بعيداً عن أنظمة الطاقة المركزية.

بدلاً من ذلك، يستخدمون:

توليد الطاقة الشمسية محلياً

توربينات رياح صغيرة

تخزين البطاريات في الموقع

هذا شائع في: الجزر/المواقع الصناعية النائية/المناطق ذات الشبكات غير المستقرة

في هذه الحالات، لا يُعد نظام تخزين الطاقة بالبطاريات خيارًا - بل يصبح جوهر نظام الطاقة.

وقد دعمت شركة GSL ENERGY عمليات نشر مماثلة حيث يضمن التخزين استمرار الطاقة حتى عندما تكون الشبكة غير موثوقة.

الاعتبارات الاقتصادية

من جانب العميل، يكون القرار عادةً مالياً.

يُحسّن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) عائدات المشروع بعدة طرق:

يخفض رسوم ذروة الطلب

يزيد من الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية

يتجنب خسائر التقليص

يسمح بالمشاركة في أسواق الطاقة (في بعض المناطق)

مع استمرار انخفاض تكاليف البطاريات، تصل المزيد من المشاريع إلى فترات استرداد مقبولة.

الخاتمة

نظرياً، يمكن للطاقة الشمسية وطاقة الرياح العمل دون تخزين. أما عملياً، فقد أصبح هذا النهج أقل جدوى.

يحوّل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) توليد الطاقة المتجددة المتغيرة إلى شيء أكثر فائدة بكثير: طاقة قابلة للتحكم.

من منظور التصنيع وتسليم المشاريع، لم يعد التركيز ينصب فقط على توريد البطاريات، بل على التأكد من أن النظام بأكمله يعمل بشكل موثوق بمرور الوقت.

وهذا هو المكان الذي تضع فيه شركات مثل GSL ENERGY نفسها - ليس فقط كمورد للبطاريات، ولكن كشريك في تكامل الأنظمة لمشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.