تكنولوجيا تخزين الطاقةيشير إلى استخدام الطرق الكيميائية أو الفيزيائية لتخزين الطاقة الكهربائية المولدة من مصادر الطاقة الأولية وإطلاقها عند الحاجة. وهي تشمل بشكل أساسي مدخلات ومخرجات الطاقة والمادة، ومعدات تحويل وتخزين الطاقة.
على عكس أصول التوليد التقليدية التي تحول الوقود إلى طاقة عند الطلب، تعمل تقنية BESS على فصل العلاقة الزمنية بين الإنتاج والاستهلاك-وهي القدرة التي تغير عمليات الشبكة بشكل أساسي. تتيح عملية التحويل الكهروكيميائي تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه: الشحن من فائض توليد الطاقة المتجددة أو خارج-ذروة طاقة الشبكة، ثم التفريغ أثناء فترات العجز أو ارتفاع الأسعار. ما يجعل هذه الأنظمة ذات قيمة خاصة ليس مجرد سعة التخزين، بل يمكن للبطاريات ذات مقياس سرعة الاستجابة-الشبكة-الانتقال من الشحن الكامل إلى التفريغ الكامل بالمللي ثانية، وهي خاصية أداء لا يمكن أن يضاهيها أي مصنع حراري.
ما يحدث فعليًا داخل نظام تخزين طاقة البطارية
البنية ليست معقدة من الناحية المفاهيمية، على الرغم من أن تفاصيل التنفيذ تفصل بين التثبيتات الموثوقة وتلك التي بها مشاكل.
يتم تجميع الخلايا في وحدات. وحدات مكدسة في الرفوف. تقوم الرفوف بملء الحاويات أو العبوات -المبنية لهذا الغرض. يقوم نظام إدارة البطارية بمراقبة الفولتية ودرجات الحرارة للخلايا الفردية، وموازنة توزيع الشحن والإشارة إلى الحالات الشاذة. الإدارة الحرارية-التبريد السائل عادةً في المرافق الحديثة-عمليات النشر على نطاق واسع-تحافظ على الخلايا ضمن نوافذ التشغيل المثالية (عادةً 15-35 درجة ). يتعامل نظام تحويل الطاقة مع تحويل التيار المتردد -من التيار المتردد، والاتصال بالشبكة من خلال مجموعة المفاتيح الكهربائية القياسية ومحولات الرفع.
ما هو الجهد في نظام تخزين الطاقة؟
فرق الجهد الكهربائي، أو الجهد، هو فرق الطاقة بين نقطتين في الدائرة. عندما تمر الإلكترونات عبر أحد المكونات، ينتقل جزء من طاقتها إلى ذلك المكون. وهذا الاختلاف في الطاقة يدفع التيار الكهربائي إلى التدفق، ويقاس بالفولت (V).
المدة و"مشكلة الأربع ساعات"
وهنا تواجه الصناعة قيودًا حقيقية. توفر الغالبية العظمى من أنظمة تخزين طاقة البطارية على نطاق الشبكة- قيد التطوير أو التشغيل 2-4 ساعات من مدة التفريغ بالسعة المقدرة. يعد ذلك كافيًا للحلاقة في أوقات الذروة المسائية-لامتصاص فائض الطاقة الشمسية في منتصف النهار، ثم إرسالها خلال فترة ما بعد-الطلب بعد غروب الشمس-لكنه غير كافٍ للمرونة لعدة-أيام خلال فترات ممتدة منخفضة الطاقة المتجددة.
ويوضح "منحنى البط" الشهير في كاليفورنيا هذه الظاهرة. وينخفض صافي الحمل (الطلب ناقص الناتج المتجدد المتغير) أثناء إنتاج الطاقة الشمسية بعد الظهر، ثم يرتفع بشكل حاد مع غروب الشمس وذروة الطلب السكني. تتعامل البطارية لمدة 4-ساعات مع هذه الدورة اليومية بشكل جيد. ما لا يمكن معالجته هو حدث نهر جوي يستمر لمدة أسبوع، مما يؤدي إلى قمع توليد الطاقة الشمسية في جميع أنحاء المنطقة بأكملها وفي الوقت نفسه رفع الطلب على التدفئة.
تستهدف تقنيات تخزين الطاقة-طويلة المدة-بطاريات التدفق، والهواء المضغوط، والهيدروجين، والأنظمة الحرارية-هذه الفجوة، إلا أن مقاييس التكلفة والكفاءة لم تصل إلى التكافؤ مع أيون الليثيوم- لفترات أقصر. يستمر السوق في الرهان على التخفيضات المتزايدة في تكلفة أيون الليثيوم- بدلاً من النشر السريع للبدائل.
ما بعد المراجحة: خدمات الشبكة [تخزين الطاقة]
إن موازنة الطاقة-الشراء بسعر منخفض والبيع بسعر مرتفع-مع جذب المستثمرين، نادرًا ما تهيمن على الربحية الفعلية للبطاريات. غالبًا ما تكون الخدمات الإضافية أكثر ربحية.
يتطلب تنظيم التردد استجابة سريعة، وبالتالي فهو أكثر تكلفة. عندما تغلق المولدات الكبيرة بشكل غير متوقع، تنخفض ترددات الشبكة. يمكن للبطاريات ضخ الطاقة خلال 100 مللي ثانية، مما يمنع انخفاض التردد قبل بدء تشغيل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم البطيء-المتحركة-. وقد أثبت نظام تخزين الطاقة Hornsdale Power Storage System في جنوب أستراليا ذلك بوضوح في عام 2017 عندما استجاب لحالات انقطاع التيار الكهربائي-التي تعمل بالفحم بشكل أسرع من المتفق عليه في العقد، مما أدى إلى تجنب حالات انقطاع التيار الكهربائي المتتالية المحتملة.
تعمل احتياطيات الدوران ودعم الجهد الكهربي وإمكانيات-التشغيل الأسود-على تفضيل إمكانات الاستجابة السريعة-لوحدات تخزين البطارية على المولدات المتزامنة التقليدية. وقد قامت بعض الأسواق بتعديل آليات التعويض على وجه التحديد لتقييم سرعة الاستجابة، مما أدى إلى خلق تدفقات إيرادات لم تكن موجودة قبل عقد من الزمن.
التقييم الصادق
تحل أنظمة تخزين طاقة البطارية المشكلات الحقيقية التي يخلقها تحول الطاقة. يحتاج توليد الطاقة المتجددة المتغير إلى التخزين المؤقت. متطلبات مرونة الشبكة تتصاعد. إن كهربة وسائل النقل والتدفئة تزيد من تحديات إدارة الطلب في أوقات الذروة.
لكن التخزين وحده لا يحل مشكلة التقطع على المستوى الموسمي. ولا يلغي هذا الحاجة إلى قدرة توليد الشركة، على الرغم من أنه قد يقلل من عدد مرات تشغيل هذه القدرة. فهو يقدم اعتبارات جديدة للسلامة لا تزال الصناعة تتعلم كيفية إدارتها.
تعمل التكنولوجيا. الاقتصاد يتحسن سنويا. يبدو مسار النشر قويًا. ولا يضمن أي من ذلك التكامل السلس في أنظمة الشبكات المعقدة التي تحكمها لوائح قديمة وتديرها مؤسسات مبنية على توليد الأحفوري القابل للتوزيع.
أي شخص يخبرك أن تقنية BESS تمثل مشكلة تم حلها إما أنه لا ينتبه أو أنه يبيع شيئًا ما. وأي شخص يرفضها باعتبارها غير عملية لم ينظر إلى تكاليف المشروع الأخيرة أو البيانات التشغيلية. ويقع الواقع بين هذين النقيضين-وهو بالضبط المكان الذي تصل إليه عادةً التقييمات الهندسية الصادقة.