The Solarest موقع عربي مختص في الطاقة الشمسية من اخبار وفيديوهات تعليمية
مقالات مشابهة
تُعد أنظمة بطاريات تخزين الطاقة الكهربائية جزءًا حيويًا من البنية التحتية للطاقة المتجددة، حيث تلعب دورًا مهمًا في ضمان استمرارية الإمدادات الكهربائية وتحقيق استقرار الشبكات الكهربائية العامة.
يمكن تصنيف أنظمة بطاريات تخزين الطاقة الكهربائية المربوطة مع الشبكات الكهربائية العامة إلى نوعين رئيسيين: أنظمة خلف العداد (Behind-the-Meter) وأنظمة أمام العداد (Front-of-the-Meter).
أنظمة خلف العداد (Behind-the-meter: BTM)
تشير هذه الأنظمة إلى البطاريات التي يتم تركيبها في المنشآت التجارية أو السكنية وتكون مربوطة مع اللوحة الكهربائية الخاصة بالمنشأة أو المنزل قبل العداد الكهربائية الخاص بالمستهلك. هذه الأنظمة تُستخدم عادةً من قبل الأفراد أو الشركات لتحقيق توفير في فواتير الكهرباء وتحسين استهلاكهم للطاقة.
مزايا أنظمة خلف العداد:
- تعظيم الاستفادة من الطاقة المتجددة: تسمح للمستخدمين بتخزين الطاقة المتجددة والمنتجة محليًا (مثل الطاقة الشمسية) واستخدامها لاحقًا.
- توفير التكاليف: تتيح هذه الأنظمة للمستهلكين تخزين الطاقة خلال أوقات انخفاض الأسعار واستخدامها في أوقات الذروة وارتفاع الأسعار.
- الاستقلالية: يمكّن أن توفر هذه الأنظمة طاقة احتياطية “Back-up Power” في حال انقطاع الكهرباء من الشبكة العامة.
التطبيقات الرئيسية لأنظمة خلف العداد:
- تغيير وقت استهلاك الطاقة (Load Shifting)
في بعض الدول، تكون تعرفة الكهرباء متغيرة حسب وقت الاستخدام (Time of use: TOU)، حيث تكون التعرفة منخفضة في أوقات انخفاض الطلب ومرتفعة في أوقات ارتفاع الطلب “الذروة”. باستخدام البطاريات في أنظمة خلف العداد (Behind-the-meter)، يمكن للمستهلكين شحن الطاقة خلال فترات التعرفة المنخفضة واستخدامها خلال فترات التعرفة المرتفعة، مما يساعدهم في تقليل تكلفة الكهرباء. من جانب آخر، تسهم هذه الاستراتيجية في تسوية الأحمال (Load Leveling) بشكل أكثر كفاءة دون التأثير على نمط استهلاك المستخدمين.
- رفع نسبة الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية (Increased Self-Consumption of Solar PV).
تتيح أنظمة البطاريات للمستهلكين زيادة نسبة استهلاكهم للطاقة المتجددة المنتجة محليًا (مثل الألواح الشمسية) من خلال تخزين الفائض من الطاقة واستخدامه في أوقات لاحقة، مما يقلل من الاعتماد على الشبكة الكهربائية ويحقق توفيرًا أكبر في الفواتير.
- مصدر طاقة احتياطي (Backup Power).
يمكن الاعتماد على البطاريات في أنظمة خلف العداد كمصدر طاقة احتياطي في حالة حدوث انقطاعات في الشبكة الكهربائية. يكون هذا التطبيق مفيدًا بشكل خاص في المناطق التي تعاني من انقطاعات متكررة، مما يضمن استمرار إمدادات الكهرباء للمستهلكين في أوقات الطوارئ.
- خفض الحمل الأقصى (Peak Load Reduction).
تفرض شركات الكهرباء عادةً غرامات على الحمل الأقصى الذي يصل إليه المستهلك خلال فترات ارتفاع الطلب. تساعد أنظمة البطاريات خلف العداد في تقليل هذه الغرامات من خلال شحن البطاريات خلال فترات انخفاض الأحمال واستخدامها في فترات الذروة، مما يساهم في تحسين إدارة استهلاك الطاقة وتقليل التكاليف.
أنظمة أمام العداد (Front-of-The-Meter: FTM)
تشير هذه الأنظمة إلى البطاريات التي تُربط مباشرة مع الشبكة الكهربائية بعد العدادات الكهربائية الخاصة بالمستهلكين، وتكون ملكًا لشركات المرافق أو مشغلي الشبكات. عادة ما يتم تركيب هذه الأنظمة في محطات الطاقة أو بالقرب من مراكز الأحمال الرئيسية، حيث تكون وظيفتها الرئيسية هي تحقيق التوازن بين العرض والطلب على الطاقة.
المزايا:
- القدرة الكبيرة: تتميز هذه الأنظمة بقدرتها الكبيرة على تخزين الطاقة، ما يسمح لها بتلبية احتياجات الشبكة على نطاق واسع.
- استقرار الشبكة: يمكن استخدامها لتحقيق الاستقرار في التردد والجهد الكهربائي وتحسين جودة الكهرباء.
- تكامل الطاقة المتجددة: تُستخدم هذه الأنظمة لتخزين فائض الطاقة المتجددة (مثل الطاقة الشمسية أو الرياح) واستخدامه في أوقات الذروة.
التطبيقات الرئيسية لأنظمة أمام العداد:
- تنظيم التردد (Frequency Regulation):
تلعب أنظمة البطاريات أمام العداد (Front-of-Meter)دورًا مهمًا في تنظيم التردد الكهربائي للشبكة، حيث أثبتت أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) قدرتها الفنية على تقديم تنظيم التردد بسرعة عالية. في الواقع، زمن استجابة أنظمة البطاريات (في نطاق أجزاء من الثانية) أسرع بكثير من محطات الطاقة التقليدية التي تتطلب عادةً 3-5 ثوانٍ للاستجابة. هذا يتيح لأنظمة التخزين الحفاظ على استقرار الشبكة بسرعة وفعالية أكبر، مما يقلل من التذبذبات الناتجة عن التغيرات المفاجئة في الطلب أو الإنتاج.
بناءً على هذه القدرات المتقدمة، تم تطوير خدمات جديدة مثل “الاستجابة السريعة المحسّنة للتردد” (Enhanced Frequency Response – EFR) من قبل مشغلي الشبكات، والتي تتطلب معدلات تسارع أسرع وزمن استجابة أقصر للاستفادة من هذه الإمكانيات في تنظيم التردد.
- تنظيم الجهد (Voltage Regulation)
تساعد أنظمة البطاريات أمام العداد في تنظيم مستويات الجهد الكهربائي ضمن الحدود المقبولة. يعد هذا التطبيق ضروريًا خاصةً في الشبكات التي تعتمد بشكل كبير على مصادر الطاقة المتجددة المتقلبة مثل الرياح والطاقة الشمسية، حيث تساهم البطاريات في منع التغيرات المفاجئة في الجهد الناتجة عن تقلبات الإنتاج.
- المراجحة الكهربائية (Power Arbitrage)
تلعب البطاريات أمام العداد دورًا مهمًا في تحقيق الأرباح من خلال استراتيجية المراجحة الكهربائية (Power Arbitrage). في أسواق الطاقة التنافسية، تتذبذب أسعار الكهرباء بناءً على العرض والطلب. يمكن للبطاريات استغلال هذه الفروقات من خلال الشحن عندما تكون الأسعار منخفضة والتفريغ عندما تكون الأسعار مرتفعة.
- تأجيل الاستثمار في البنية التحتية:
تلعب أنظمة البطاريات أمام العداد دورًا مهمًا في تقليل الحاجة للاستثمار في البنية التحتية للشبكة الكهربائية. حيث تقوم بتخزين الفائض من الطاقة المنتجة بالقرب من نقاط الاستهلاك لاستخدامه خلال فترات الذروة. هذا يساهم في تجنب تضخيم حجم النظام لتلبية الفترات النادرة من ارتفاع الطلب الكهربائي، مما يؤدي إلى تحسين استخدام البنية التحتية الحالية للشبكة من حيث النقل والتوزيع.
- دمج أنظمة تخزين الطاقة مع مشاريع الطاقة المتجددة
تعمل شركات إنتاج الطاقة المستقلة (IPPs) على دمج أنظمة تخزين الطاقة مع مشاريع الطاقة المتجددة الخاصة بها لتقليل الفاقد الناتج عن رفض مشغلي الشبكات استقبال الطاقة بسبب اختلال توازن الشبكة أو انخفاض الأسعار. يحدث هذا بشكل متزايد في مناطق مثل شمال المملكة المتحدة وإسبانيا وألمانيا. مع تراجع الدعم الحكومي، يركز المنتجون على تحقيق أفضل الأسعار لتصدير الطاقة المتجددة إلى الشبكة في أوقات الأسعار المرتفعة. تساهم هذه الأنظمة في تحسين العائد المالي وضمان الاستفادة من فائض الإنتاج في أوقات الذروة، كما هو الحال في مشاريع ضخمة مثل مشروع “Nivada Gemini” في نيفادا ومشروع “Terra-Gen” في كاليفورنيا.
- الإقلاع الأسود (Black Start)
تُستخدم البطاريات على مستوى المرافق في خاصية “الإقلاع الأسود” (Black Start) لتوفير مصدر طاقة موثوق لبدء تشغيل محطات توليد الكهرباء بعد حدوث انقطاع كامل للطاقة في الشبكة أو ما يعرف على تسميته بالإظلام التام “Blackout”.
في هذه الحالات، يكون من الضروري إعادة تشغيل المحطات بدون الاعتماد على الشبكة العامة التي تكون معطلة. توفر أنظمة البطاريات طاقة فورية ومستقرة للمساعدة في تشغيل المعدات الأساسية وإعادة التيار الكهربائي تدريجيًا إلى الشبكة. يُعد استخدام البطاريات في هذه الخاصية حلاً فعالًا نظرًا لاستجابتها السريعة وقدرتها على توفير الطاقة لفترات قصيرة حتى تتمكن المحطات من العودة إلى العمل بشكل طبيعي، مما يعزز استقرار الشبكة ويقلل من مدة الانقطاع.
