يتكون نظام تخزين الطاقة من أجهزة تتحكم في إدخال/إخراج وتحويل/تخزين الطاقة. غالبًا ما تنطوي العملية على طاقات وأجهزة ومواد وعمليات متعددة، وهو نظام طاقة معقد يتغير مع الزمن، ويتطلب عدة مؤشرات لفحص أدائه.
بالنسبة للطريقة التي يتم بها تخزين الطاقة، تُقسم أنظمة تخزين الطاقة الحالية بشكل رئيسي إلى خمس فئات: البطاريات، الحرارية، الميكانيكية، الضخ المائي، والهيدروجين.
مقارنة بطرق تخزين الطاقة الأخرى، فإن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) هو الأنسب لتطبيق الأجهزة المنزلية بفضل مزاياه مثل السلامة، التكنولوجيا الناضجة، سهولة التركيب وعدم التلوث.
ما هو نظام تخزين الطاقة بالبطاريات
البطاريات هي أقدم وأشهر وأيسر أشكال التخزين المتاحة، وتستخدم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) البطاريات لـ تخزين وتوزيع الطاقة على شكل طاقة كهربائية. يتم جمع الطاقة من الشبكة أو من مصادر متجددة (مثل الطاقة الشمسية والرياح) وتخزينها باستخدام التكنولوجيا الكهروكيميائية. ثم تُفرغ البطاريات وتُطلق الطاقة عند الحاجة (خلال ذروة الطلب، انقطاعات التيار الكهربائي وتطبيقات أخرى متنوعة).
كما ذُكر أعلاه، تأتي طاقة تخزين البطاريات بشكل رئيسي من الشبكة والطاقة الشمسية وطاقة الرياح. مع انتشار توليد الطاقة الكهروضوئية، أصبحت الطاقة الشمسية هي الهدف الرئيسي لتخزين الطاقة بالبطاريات. وفقًا لتركيب النظام، يمكن تقسيم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات إلى نظام تخزين مرتبط بالشبكة، نظام تخزين متصل/غير متصل بالشبكة، نظام تخزين غير متصل بالشبكة ونظام تخزين الشبكة الصغيرة.
بعد ذلك، نأخذ نظام تخزين الطاقة غير المتصل بالشبكة كمثال لتقديم نظام تخزين البطاريات.
نظام تخزين الطاقة بالبطاريات المنزلية
يتكون نظام تخزين الطاقة الشمسية غير المتصل بالشبكة من توليد الطاقة الكهروضوئية، وحدة التحكم، البطارية والعاكس، وغيرها. يمكنه شحن البطارية مباشرة بواسطة وحدات الطاقة الشمسية لتلبية طلب استهلاك الكهرباء. المكونات الأساسية هي وحدة التحكم التي تشحن البطارية والعاكس غير المتصل بالشبكة الذي يحول التيار المستمر إلى متردد.
يناسب التركيب في الأماكن التي تشهد انقطاعات متكررة في التيار الكهربائي أو إمداد غير مستقر من الشبكة. يمكن شحنه ليس فقط بواسطة نظام توليد الطاقة الشمسية، بل أيضًا بواسطة الطاقة التقليدية عند توفر الشبكة لضمان استمرار الإمداد الكهربائي.
نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الصناعية/التجارية
ينقسم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الليثيوم الصناعية إلى نظام تخزين الطاقة في الخزانات ونظام تخزين الطاقة في الحاويات حسب شكل التركيب.
من بينها، يُعرف نظام تخزين الطاقة في خزانات بطاريات الليثيوم أيضًا بخزانة تخزين بطاريات الليثيوم، حيث يكون المنتج عادة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم كحامل للطاقة، وتكون القدرة أكبر من 6200 واط ساعة، ويتم الشحن والتفريغ عبر PCS، ويُستخدم فقط كخزين خارجي ومصدر طاقة.
نظام تخزين الطاقة المتكامل PowMr
على الرغم من أن نظام تخزين الطاقة للمنازل أسهل من النظام الصناعي، إلا أن تركيب النظام وربط المكونات المختلفة خطوة معقدة ولا تسهل التنظيف والصيانة اليومية. لذلك، ظهر شاحن العاكس تدريجيًا كجهاز يجمع بين وظائف وحدة التحكم والعاكس في جهاز واحد.
ومع ذلك، نود أن نوصيكم بجهاز تخزين طاقة أبسط: نظام تخزين الطاقة المتكامل PowMr ESS، الذي يدمج تخزين بطاريات الليثيوم على أساس شاحن العاكس.
النقاط البارزة:
-
تصميم متكامل
يحتوي نظام تخزين الطاقة هذا على عاكس بقوة 6.2 كيلو واط، وشاحن شمسي، وبطاريتين من فوسفات الحديد الليثيوم بسعة 5 كيلو واط ساعة لكل منهما، سهل التركيب، موفر للمساحة، ذو مظهر بسيط ولا يتجمع عليه الغبار بسهولة.
-
اتصال نظام إدارة البطارية (BMS)
مزود ببطاريتين LiFePO4 (5 كيلو واط ساعة، 6000 دورة عند 80% عمق التفريغ)، يدعم توصيل 4 بطاريات بالتوازي في نفس الوقت لتوفير حد أقصى 20 كيلو واط ساعة من الطاقة للاستخدام.
-
عاكس بقدرة 6200 واط غير متصل بالشبكة
يدعم خرج موجة جيبية نقية، يحول 48 فولت تيار مستمر إلى 220 فولت تيار متردد، مع وحدة تحكم شمسية MPPT بقوة 120 أمبير ومدخل 500 فولت PV كحد أقصى، مناسب للأجهزة المنزلية، وأدوات الطاقة، وأحمال التيار المتردد الأخرى.
-
أنماط تشغيل متعددة
أنماط شحن متعددة، يمكنك الشحن باستخدام المولد، الطاقة الشمسية، طاقة الشبكة، ويمكنك تعيين أولوية استخدام الطاقة.
مكونات نظام تخزين الطاقة بالبطاريات
يتطلب تصميم نظام تخزين البطاريات المنزلية مراعاة عدة عوامل، ناهيك عن نظام تخزين الطاقة الصناعي.
هنا لن ندخل في تفاصيل تصميم نظام تخزين الطاقة، بل نشرح باختصار مكونات نظام تخزين البطاريات مع نظام تخزين الطاقة غير المتصل بالشبكة.
-
مولد الطاقة
اللوح الشمسي هو جهاز شبه موصل يتمتع بخصائص تحويل الضوء إلى كهرباء. يمكن توليد شحنات حرة داخل شبه الموصل، تتحرك باتجاه معين وتتجمع، مما يشكل جهدًا كهربائيًا عند طرفيه ويولد تيارًا كهربائيًا عند إغلاق الطرفين بواسطة موصل.
-
وحدة التحكم
جهاز تحكم تلقائي يُستخدم في أنظمة توليد الطاقة الشمسية للتحكم في عدة مجموعات من الألواح الشمسية لشحن البطاريات وتزويد أحمال العاكس الشمسي بالطاقة.
-
العاكس
العاكس هو جهاز يحول طاقة التيار المستمر (البطاريات) إلى تيار متردد. بعد هذه الخطوة، يمكن للأجهزة المنزلية استقبال الكهرباء لتعمل بشكل صحيح.
-
البطارية
المهمة الرئيسية لحزمة البطاريات هي تخزين الطاقة لضمان توفير الطاقة للأحمال ليلاً أو في الأيام الممطرة. تشمل البطاريات الشائعة بطاريات الرصاص الحمضية، بطاريات الليثيوم أيون، بطاريات الصوديوم والكبريت، والبطاريات المتدفقة.
من بينها، تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق أوسع وهي نوع من البطاريات التي تستخدم معدن الليثيوم أو سبيكة الليثيوم كمادة أنود وتستخدم محلول إلكتروليت غير مائي. يمكن أن يصل عدد دوراتها إلى 5000 دورة أو أكثر، الاستجابة سريعة، وهي أعلى بطارية من حيث كفاءة استخدام الطاقة.
كيف يعمل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات
عندما تعمل الشبكة بشكل طبيعي، يمكن للعاكس توصيل طاقة المرافق مباشرة إلى الحمل، وفي نفس الوقت تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر لشحن البطارية، مع ضمان توقف شحن البطارية تلقائيًا عند امتلائها.
عندما تنقطع الشبكة، يقوم العاكس الشاحن بقطع الاتصال بين المرافق والحمل تلقائيًا، ويبدأ العاكس فورًا، ويوفر الطاقة للحمل من البطارية عبر العاكس بدلاً من ذلك.
ما هي فوائد نظام تخزين الطاقة بالبطاريات
-
الاستخدام الاقتصادي للطاقة الزائدة التي تولدها مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
-
يمكن تخزين الطاقة الزائدة التي تولدها مصادر الطاقة المتجددة مثل مزارع الطاقة الشمسية أو الرياح، مما يضمن توفر الطاقة في حالة انقطاع الشبكة أو الطقس القاسي، على سبيل المثال.
-
يساعد في موازنة الأحمال ودعم الشبكة للمساعدة في موازنة تقلبات الطلب على الطاقة طوال اليوم وتقليل الازدحام على الشبكة.
-
يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات تحسين جودة الطاقة من خلال تنعيم تقلبات الجهد التي قد تعطل تشغيل المعدات.
-
نظام تخزين الطاقة بالبطاريات سهل التركيب وهو الخيار الأفضل للمستخدمين غير المتمرسين في أنظمة تخزين الطاقة.
