العواصف الشتوية وانخفاض درجات الحرارة: كيفية ضمان استمرار موثوقية نظام تخزين الطاقة الخاص بك

مع تزايد تأثير الطقس الشتوي القاسي وموجات البرد وانقطاعات الشبكة على البنية التحتية للطاقة في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وأوروبا، أصبحت موثوقية أنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة عاملاً حاسماً في تصميم النظام.

بالنسبة لأنظمة الطاقة الاحتياطية السكنية، ومحطات الاتصالات، والمواقع غير المتصلة بالشبكة، وتطبيقات تخزين الطاقة التجارية ، لم تعد الإدارة الحرارية اختيارية - بل أصبحت متطلباً هندسياً أساسياً.

تم تصميم أنظمة بطاريات LiFePO₄ من GSL Energy مع نطاق واسع لتحمل درجات حرارة التشغيل، والتحكم الذكي في نظام إدارة البطارية، وحلول أغشية التسخين الاختيارية لضمان أداء مستقر حتى في المناخات شديدة البرودة.

لماذا تُعدّ درجات الحرارة المنخفضة تحديًا بالغ الأهمية لبطاريات الليثيوم؟

في درجات الحرارة المنخفضة، تواجه كيمياء بطاريات الليثيوم ثلاث مشكلات رئيسية:

تنخفض كفاءة الشحن - يزداد خطر ترسب الليثيوم عند درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية

انخفاض السعة المتاحة - ارتفاع المقاومة الداخلية

يقل عمر البطارية إذا تم شحنها بشكل متكرر في درجات حرارة منخفضة

بدون التحكم الحراري المناسب، قد تتعرض البطاريات في المناطق الباردة لقراءات غير طبيعية لحالة الشحن، أو انخفاض وقت النسخ الاحتياطي، أو حتى إيقاف تشغيل نظام إدارة البطارية أثناء انقطاعات التيار الكهربائي الحرجة.

ولهذا السبب يجب أن يدمج تصميم أنظمة تخزين الطاقة الاحترافية للمناخات الباردة إدارة حرارية نشطة أو سلبية.

نظام التدفئة منخفضة الحرارة من GSL Energy ومنطق شحن نظام إدارة المباني (BMS)

بالنسبة للتركيبات في المناخات الباردة، توفر بطاريات GSL Energy غشاء تسخين اختياري مدمج مع نظام التحكم في درجة الحرارة BMS لضمان الشحن الآمن والموثوق في درجات الحرارة المنخفضة.

التنشيط بالتسخين

عندما تكون درجة حرارة البطارية أقل من 5 درجات مئوية وتكون هناك حاجة إلى الشحن،
يستمد غشاء التسخين الطاقة من العاكس/الشاحن لتسخين البطارية.

إيقاف التدفئة

يتوقف التسخين تلقائيًا عندما تصل درجة حرارة الخلية إلى 12 درجة مئوية.

تقييد الشحن واسترداده

إذا كانت درجة حرارة البطارية أقل من 0 درجة مئوية، يتم تعطيل الشحن. يقوم العاكس بتشغيل غشاء التسخين فقط.

عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 3 درجات مئوية أو أعلى، يسمح نظام إدارة البطارية باستئناف الشحن ضمن حدود التيار المتحكم بها.

تمنع استراتيجية "التسخين قبل الشحن" المنسقة هذه ترسب الليثيوم، وتحمي عمر الخلية، وتضمن تشغيل النظام بشكل موثوق في البيئات ذات درجات الحرارة تحت الصفر.

حل اختياري لأغشية التسخين للتركيبات في المناخ البارد

بالنسبة للمشاريع الواقعة في مناطق ذات درجات حرارة منخفضة باستمرار، توفر شركة GSL Energy وحدات أغشية تسخين متكاملة كخيار إضافي عبر خطوط الإنتاج الرئيسية.

يتيح هذا الحل ما يلي:

الحفاظ على درجة حرارة البطارية الداخلية فوق 0 درجة مئوية خلال فصل الشتاء

شحن آمن ومستقر حتى في ظروف درجات الحرارة المحيطة تحت الصفر

منع ترسب الليثيوم وإطالة عمر الدورة

ضمان تصريف موثوق للتيار الكهربائي أثناء انقطاعات التيار الكهربائي التي تستمر لعدة أيام

تحسين عمر النظام الإجمالي وعائد الاستثمار

يعمل غشاء التسخين تلقائيًا تحت سيطرة نظام إدارة المباني ويستهلك الحد الأدنى من الطاقة المساعدة مع تحسين موثوقية الأداء في فصل الشتاء بشكل كبير.

سيناريوهات التطبيق النموذجية في المناطق الباردة

تُستخدم بطاريات GSL المزودة بخاصية التسخين على نطاق واسع في:

أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية مع أنظمة تخزين احتياطية

أكواخ خارج الشبكة ومنازل نائية

محطات قاعدة الاتصالات

مشاريع الشبكات الصغيرة الريفية

تركيب أنظمة تخزين الطاقة التجارية في المستودعات الباردة أو الخزائن الخارجية

في هذه السيناريوهات، غالباً ما يتزامن انقطاع التيار الكهربائي مع أحداث جوية قاسية، مما يجعل موثوقية البطارية أمراً بالغ الأهمية للمهمة.

الإدارة الحرارية = موثوقية النظام

لا تتسبب أعطال العاكس أو عيوب البطارية في العديد من حالات فشل النظام في فصل الشتاء، ولكن التخطيط الحراري غير السليم أثناء تصميم النظام وتركيبه قد يتسبب في ذلك.

يتعامل الآن متخصصو تكامل أنظمة تخزين الطاقة مع إدارة الحرارة بنفس أهمية تحديد حجم السعة وتوافق العاكس.

من خلال دمج خيارات أغشية التسخين، وكيمياء LiFePO₄ ذات تحمل درجات الحرارة الواسعة، وحماية BMS الذكية، تم تصميم أنظمة GSL Energy لتكون قادرة على تحمل الظروف الجوية الباردة.

هندسة مصممة لظروف الشتاء الواقعية

عند تصميم أنظمة تخزين الطاقة للمناخات الباردة، توصي شركة GSL Energy بما يلي:

اختيار البطاريات ذات القدرة على التسخين

تركيب الأنظمة في أماكن شبه معزولة أو داخلية كلما أمكن ذلك

تجنب الشحن في درجات الحرارة المنخفضة بدون دعم حراري

مراجعة شهادات المنتجات والتصنيفات البيئية

باتباع إرشادات التثبيت الخاصة بالشركة المصنعة

خاتمة

تُشكّل العواصف الشتوية والظروف المناخية الباردة اختبارات حقيقية لأي نظام لتخزين الطاقة. ولا يمكن ضمان الأداء المستقر وعمر التشغيل الطويل والطاقة الاحتياطية الموثوقة إلا من خلال تصميم البطاريات مع إدارة حرارية مناسبة.

توفر أنظمة بطاريات GSL Energy LiFePO₄، بالإضافة إلى حلول أغشية التسخين الاختيارية، خيارًا موثوقًا به لمشاريع تخزين الطاقة السكنية والاتصالات والتجارية في المناخ البارد.

للحصول على المواصفات التفصيلية والشهادات وخيارات التدفئة وإرشادات التركيب، تفضل بزيارة مركز تنزيل GSL Energy.