كيف يحافظ نظام تخزين الطاقة بالتبريد السائل من شركة GSL Energy على استقراره خلال فصل الشتاء البارد في أوكرانيا؟

يُشكّل نشر أنظمة تخزين الطاقة في المناطق الباردة شتاءً تحدياتٍ تتجاوز في كثير من الأحيان مجرد إتمام عملية التركيب. تكمن الصعوبة الأساسية في تحقيق تشغيل مستقر طويل الأمد في بيئات تحت الصفر. يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المنخفضة على نشاط الخلايا وقدرات الشحن والتفريغ، كما أنها قد تُسبب تحديات هندسية مثل التكثيف وتراكم الرطوبة وفروق الإجهاد الحراري، مما يفرض متطلبات أعلى على استراتيجيات الإدارة والتحكم الحراري لنظام التخزين.

تُسلّط هذه الدراسة الضوء على نظام تخزين الطاقة بالتبريد السائل من شركة GSL ENERGY (بقدرة 160 كيلوواط/418 كيلوواط ساعة) المُستخدم في موقع أحد العملاء في أوكرانيا، حيث تم تركيب العاكس داخل المبنى، بينما وُضعت خزائن البطاريات في الهواء الطلق. وقد حافظ النظام على استقرار تشغيله في ظل ظروف الشتاء المحلية التي تتسم بانخفاض درجات الحرارة المستمر وتراكم الثلوج والجليد. كما أظهرت بيانات التسخين الداخلي للبطارية وبيانات مراقبة التشغيل أداءً جيدًا.

أولاً: نظرة عامة على المشروع

سيشهد موقع المشروع درجات حرارة منخفضة طوال فصل الشتاء، مما يتطلب تشغيل معدات تخزين الطاقة لفترات طويلة في ظروف خارجية قاسية. وخلال مرحلة التخطيط، حدد العميل بوضوح المتطلبات التالية:

يجب أن تدعم بطاريات تخزين الطاقة التشغيل الخارجي طويل الأمد.

يجب أن يمتلك النظام قدرات شحن/تفريغ مستقرة في ظروف درجات الحرارة المنخفضة.

يجب أن تكون مراقبة درجة الحرارة وحالة التشغيل قابلة للرصد والتتبع لتسهيل إدارة عمليات التشغيل والصيانة في المستقبل.

بناءً على ظروف الموقع واحتياجات التشغيل والصيانة، اعتمد المشروع في نهاية المطاف حلاً يتمثل في تركيب عاكس PCS داخل المبنى، ونشر نظام تخزين طاقة البطارية بشكل مستقل في الخارج. وقد ضمن هذا الحل استقرار النظام، مع تعزيز مرونة تنفيذ المشروع وصيانته المستقبلية.

ثانياً: تكوين النظام

مواصفات النظام : بطارية بقدرة 160 كيلوواط/ 418 كيلوواط ساعة

نوع البطارية : فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)، نظام تخزين الطاقة المبرد بالسوائل

طريقة إدارة الحرارة : التبريد السائل النشط

طريقة التركيب :

محول PCS : تركيب داخلي

خزائن البطاريات : تركيب خارجي

نمط التطبيق : دمج الطاقة المتجددة/طاقة احتياطية/تنظيم الأحمال

ثالثًا: لماذا يُعدّ "التبريد السائل + التحكم في درجة الحرارة" أكثر أهمية من مجرد "تبديد الحرارة" في ظروف درجات الحرارة المنخفضة

في مشاريع تخزين الطاقة، لا يقتصر دور إدارة الحرارة على تبديد الحرارة خلال فترات ارتفاع درجات الحرارة في الصيف فحسب. ففي المناطق ذات خطوط العرض العليا أو المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة شتاءً، تُشبه إدارة الحرارة نظام التحكم في درجة الحرارة على مدار العام. وتشمل أهدافها الأساسية ما يلي:

العزل والتدفئة خلال فترات انخفاض درجات الحرارة.

الحفاظ على الخلايا ضمن نطاق درجة حرارة أكثر مثالية لتقليل تقلبات الأداء.

التحكم في تجانس درجة الحرارة داخل حجرة البطارية.

تقليل التباينات في السعة ومخاطر إنذار النظام الناجمة عن التبريد الزائد الموضعي.

ضمان إمكانية التنبؤ باستراتيجيات التحكم في درجة الحرارة، وضمان التنفيذ المستقر لمنطق التسخين وإلغاء التنشيط لتجنب التكرار المتكرر.

تكمن القيمة الهندسية لإدارة التبريد السائل في استخدام الدوائر السائلة واستراتيجيات التحكم لتحقيق درجات حرارة داخلية أكثر تجانسًا وقابلية للتحكم داخل حجرة البطارية، مما يوفر ظروف حدودية واضحة ومستقرة للتشغيل في درجات الحرارة المنخفضة.

رابعًا: أداء بيانات التشغيل والمراقبة في درجات الحرارة المنخفضة

استنادًا إلى بيانات مراقبة النظام وسجلات درجة الحرارة البيئية التي قدمها العميل:

تذبذبت درجة الحرارة المحيطة الخارجية ضمن النطاق الشتوي المنخفض.

ظلت درجة الحرارة الداخلية لنظام تخزين الطاقة ضمن نطاق التشغيل الآمن باستمرار.

يتم تنفيذ استراتيجيات التحكم في درجة حرارة البطارية والتسخين تلقائيًا وفقًا للمنطق المحدد.

عندما انخفضت درجة الحرارة المحيطة عن الحد الأدنى المحدد، قام النظام تلقائيًا بتفعيل وحدة تسخين البطارية. وبفضل نظام التبريد السائل لإدارة الحرارة، تم تسخين خلايا البطارية بشكل متجانس، مما يضمن عدم تأثر عمليات الشحن والتفريغ بانخفاض درجة الحرارة.

تُظهر منحنيات المراقبة بوضوح عزلاً مستقراً بين درجة الحرارة الداخلية للبطارية ودرجة الحرارة المحيطة الخارجية. وكان تشغيل النظام مستمراً، دون رصد أي تقلبات غير طبيعية أو إجراءات وقائية غير مخطط لها.

خامساً: الأداء التشغيلي لإدارة التبريد السائل الحراري في بيئات الشتاء ذات درجات الحرارة المنخفضة

بالمقارنة مع أنظمة التبريد الهوائي التقليدية، يُظهر حل التبريد السائل دقة فائقة في التحكم بدرجة الحرارة وإدارة متسقة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة:

يقلل بشكل فعال من الفروقات في درجات الحرارة بين الخلايا.

يتجنب تدهور الأداء الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة الموضعية.

يعزز السعة القابلة للاستخدام والاستقرار التشغيلي لحزمة البطارية بأكملها في ظروف درجات الحرارة المنخفضة.

خلال تشغيل هذا المشروع، عمل نظام إدارة التبريد السائل بشكل متواصل في ظل ظروف مغطاة بالثلوج والجليد. ولم تحدث أي حالات تفعيل متكررة لحماية النظام أو قيود على الطاقة بسبب انخفاض درجات الحرارة.

سادساً: تأثير طريقة التركيب على استقرار النظام

أظهر تصميم "نظام PCS الداخلي + نظام البطارية الخارجي" المستخدم في هذا المشروع قدرة هندسية ممتازة على التكيف أثناء التشغيل الفعلي:

يعمل العاكس الداخلي في بيئة خاضعة للتحكم، مما يسهل إدارة وصيانة اتصال الشبكة.

يلبي التصميم الهيكلي لنظام البطارية، وتصنيف الحماية، ونظام التحكم في درجة الحرارة متطلبات التشغيل الخارجية طويلة الأجل.

منطق تشغيل النظام بشكل عام واضح، ويدعم المراقبة عن بعد وتتبع البيانات.

سابعاً: ملخص عمليات المشروع

وحتى دورة التشغيل الحالية، يظل وضع النظام العام مستقراً:

لم تحدث أي إنذارات غير طبيعية في بيئة الشتاء ذات درجات الحرارة المنخفضة.

استجابت استراتيجيات التحكم في درجة الحرارة والتدفئة بسرعة وبمنطق واضح.

لقد لبّى النظام توقعات العملاء فيما يتعلق بالموثوقية والتشغيل المستمر.

يؤكد هذا المشروع على النضج الهندسي لـGSL ENERGY نظام تخزين الطاقة بالتبريد السائل في المناخات الشتوية ذات درجات الحرارة المنخفضة وفي سيناريوهات النشر الخارجية. كما يوفر مرجعًا قابلًا للتكرار لتنفيذ مشاريع تخزين الطاقة في أوروبا الشرقية ومناطق المناخ البارد الأخرى.

ثامناً: تجربة مشروع GSL للطاقة

لطالما قدمت شركة GSL ENERGY حلولاً لأنظمة مشاريع تخزين الطاقة في ظل ظروف مناخية متنوعة، تشمل درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة والرطوبة العالية والبيئات الخارجية المعقدة.

من خلال منصة نظام موحدة وقدرات تكوين هندسية مرنة، يمكن لشركة GSL ENERGY توفير دعم مستقر ومستدام لأنظمة تخزين الطاقة للمشاريع السكنية والتجارية والصناعية (C&I) ومشاريع المرافق على نطاق واسع بناءً على متطلبات التشغيل الفعلية.