يعد تخزين طاقة البطارية ضروريًا لنظام طاقة مستدام ومرن. إنه يخزن الكهرباء لاستخدامه لاحقًا ، مما يدعم التحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر متجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية.
من خلال التقاط الطاقة المتجددة عند توفرها وإرسالها حسب الحاجة ، يحسن تخزين البطارية كفاءة الشبكة والموثوقية والاستدامة. تستكشف هذه المدونة كيفية عمل تخزين طاقة البطارية وأهميتها.
كيف يعمل تخزين طاقة البطارية
تقوم البطارية بتخزين الطاقة الكهربائية كطاقة كيميائية ، والتي يتم إطلاقها ككهرباء. الشحن يحول الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الكيميائية ، ويعكس التفريغ هذا. تستخدم أنظمة تخزين طاقة البطارية عناصر تحكم متقدمة لإدارة الطاقة الفعالة. تشمل المكونات الرئيسية نظام البطارية ، العاكس ، نظام إدارة البطارية ، عناصر التحكم البيئية ، وحدة تحكم ، ومعدات أمان مثل أنظمة قمع الحرائق وأجهزة الاستشعار.
أهمية تخزين طاقة البطارية
تعد أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) مهمة في مشهد الطاقة اليوم ، حيث تقدم فوائد للمستهلكين والشبكة الأوسع. إليكم سبب حاسمة:
تعزيز تكامل الطاقة المتجددة
- التخفيف من التوتر: يخزن BESS الطاقة الزائدة من الطاقة الشمسية والرياح أثناء إنتاج الذروة للاستخدام عندما يكون الطلب مرتفعًا أو جيلًا متجددًا منخفضًا.
- تحسين عمليات الشبكة: فهي تساعد المرافق في الحفاظ على إمدادات الطاقة المستقرة من خلال تجانس التقلبات في الإخراج المتجدد.
تحسين موثوقية الشبكة والمرونة
- قوة النسخ الاحتياطي: توفر BESS النسخ الاحتياطي أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، مما يضمن القدرة على البنية التحتية الحرجة.
- تنظيم التردد: يستجيبون بسرعة للتغيرات في تردد الشبكة ، مع الحفاظ على الاستقرار.
تمكين كهربة النقل والتدفئة
- تدعم BESS السيارات الكهربائية مع تقنيات شحن البنية التحتية وتكنولوجيا مركبة إلى شبكة (V2G).
- أنها تساعد في دمج مضخات الحرارة في النظام للتدفئة والتبريد الفعالة.
تعزيز استقلال الطاقة والأمن
- من خلال تخزين الطاقة المتجددة ، تقلل بيس الاعتماد على الوقود الأحفوري.
- أنها تمكن المجتمعات من توليد وتخزين طاقتها الخاصة ، وزيادة الاستقلال.
أنواع تخزين طاقة البطارية
يتم استخدام عدة أنواع من البطاريات في أنظمة تخزين الطاقة ، ولكل منها إيجابيات وسلبيات مميزة:
بطاريات ليثيوم أيون
الكيميائيات الرئيسية في أنظمة تخزين الطاقة LFP (فوسفات الحديد الليثيوم) و NMC (ليثيوم النيكل المنغنيز أكسيد الكوبالت). بطاريات الليثيوم أيون هي النوع الأكثر شيوعًا لتخزين الطاقة بسبب عدة أسباب:
- عالي كثافة الطاقة: تخزين طاقة كبيرة في حجم مضغوط.
- طويل دورة الحياة: يمكن شحنها وتفريغها عدة مرات قبل تدهور السعة.
- معدلات الكفاءة والشحن/التفريغ: الشحن والتصريف بكفاءة بمعدلات عالية ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تحتاج إلى تخزين أو إطلاق طاقة سريع.
- التكنولوجيا المثبتة: تكنولوجيا الليثيوم أيون ناضجة ومفهوم جيدًا ، مما يجعلها خيارًا أكثر أمانًا من التقنيات الأحدث وغير المؤكدة.
على الرغم من ذلك ، تواجه بطاريات الليثيوم أيون تحديات ، مثل الحاجة إلى أنظمة الإدارة المتقدمة لمنع ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على الصحة. من الضروري اختيار المورد المناسب لتخزين طاقة الليثيوم أيون.
بطاريات الرصاص الحمضية
بطاريات حمض الرصاص هي تقنية ناضجة تستخدم في تطبيقات ركوب الدراجات النادرة ، مثل بدء السيارات أو توفير الطاقة الاحتياطية في حالات الطوارئ. فهي موثوقة وبأسعار معقولة ومتاحة على نطاق واسع مع إخراج الطاقة العالية.
ومع ذلك ، لديهم كثافة الطاقة المنخفضة وعمر أقصر من بطاريات الليثيوم أيون ، وخاصة تحت ركوب الدراجات العميقة.
بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتطلب صيانة منتظمة ويمكن أن تلحق الضرر بالبيئة إذا لم يتم إعادة تدويرها بشكل صحيح.
بطاريات التدفق
توفر بطاريات التدفق عدة مزايا:
- حياة دورة طويلة: تعمل لآلاف الدورات مع الحد الأدنى من التدهور ، مما يقلل من احتياجات الاستبدال.
- قابلية التوسع: تم قياسها بسهولة لتلبية متطلبات تخزين الطاقة المحددة ، مما يجعلها متعددة الاستخدامات.
لكن لديهم أيضًا عيوب:
- انخفاض كثافة الطاقة: تتطلب بطاريات التدفق مساحة أكبر من بطاريات الليثيوم أيون لنفس كمية الطاقة.
- التكلفة الأولية الأعلى: يمكن أن تتجاوز تكلفتها الأولية من تقنيات البطارية الأخرى.
بطاريات الصوديوم أيون
توفر بطاريات الصوديوم أيون العديد من المزايا. الصوديوم أكثر وفرة وأرخص من الليثيوم ، والذي يستخدم في بطاريات الليثيوم أيون. هم أيضا أقل عرضة ل هارب حراري، مصدر قلق للسلامة لبطاريات ليثيوم أيون.
ومع ذلك ، فإن بطاريات الصوديوم أيون هي أيضًا تحديات ، مثل انخفاض كثافة الطاقة ، والتي قد تتطلب حزم بطارية أكبر لنفس تخزين الطاقة.
علاوة على ذلك ، لا تزال هذه التكنولوجيا قيد التطوير ، ولا يزال أدائها وموثوقيتها على المدى الطويل غير مؤكد.
يعتمد اختيار البطارية المناسبة على عوامل مثل التكلفة وكثافة الطاقة وحياة الدورة والسلامة ومتطلبات التطبيق. مع تقدم التكنولوجيا ، ستعمل أنواع البطاريات الجديدة على تعزيز قدرات تخزين الطاقة بشكل أكبر.
تطبيقات تخزين طاقة البطارية
تُستخدم أنظمة تخزين طاقة البطارية في التطبيقات السكنية والتجارية والمرافق ، ولكل منها احتياجات وقدرات متميزة.
الطلبات السكنية
تعمل أنظمة تخزين طاقة البطارية السكنية (BESS) على تعزيز استقلال الطاقة وتقليل اعتماد الشبكة.
تتراوح عادة من 5 إلى 15 كيلو واط ساعة، غالبًا ما يتم إقرانها بألواح شمسية على السطح لتخزين الطاقة الزائدة الناتجة خلال اليوم.
يمكن لأصحاب المنازل استخدام هذه الطاقة المخزنة خلال ذروة الطلب أو الليل ، مما يؤدي إلى وفورات في التكاليف. توفر BESS أيضًا طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، مما يضمن الكهرباء المنزلية الموثوقة.
التطبيقات التجارية
يقدم Bess التجاري العديد من الفوائد للشركات.
تتراوح هذه الأنظمة من 30 كيلو واط عبر الساعة ، وتساعد هذه الأنظمة في تقليل تكاليف الطاقة ، وتحسين الكفاءة ، وتعزيز موثوقية الشبكة.
من خلال تخزين الطاقة خلال ساعات خارج أوقات الذروة وإطلاقها خلال ذروة الطلب ، تخفض الشركات فواتير الكهرباء وآثار أقدام الكربون.
بالإضافة إلى ذلك ، يوفر BESS طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، مما يقلل من الاضطرابات التشغيلية.
تطبيقات على نطاق المنفعة
لا غنى عن BESS على نطاق المنفعة لتثبيت الشبكة ودمج الطاقة المتجددة. توفر هذه الأنظمة الكبيرة ، المقاسة في Megawatts (MW) ، خدمات مختلفة للشبكة ، بما في ذلك تنظيم التردد ، ودعم الجهد ، وتسوية الحمل ، وتحكيم الطاقة.
من خلال تخزين الطاقة المتجددة الزائدة خلال فترات الجيل العالي ، فإنها تضمن إمدادات طاقة موثوقة ومستدامة.
