كيف تعمل أنظمة تخزين طاقة البطارية؟

يستخدم نظام تخزين طاقة البطارية، المعروف باسم BESS، مجموعات من البطاريات القابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء الزائدة من الشبكة أو المصادر المتجددة لاستخدامها لاحقًا.مع تقدم تقنيات الطاقة المتجددة والشبكات الذكية، تلعب أنظمة BESS دورًا حيويًا متزايدًا في استقرار إمدادات الطاقة وتعظيم قيمة الطاقة الخضراء.فكيف تعمل هذه الأنظمة بالضبط؟
الخطوة 1: بنك البطارية
أساس أي BESS هو وسيلة تخزين الطاقة - البطاريات.يتم توصيل وحدات البطارية أو "الخلايا" المتعددة معًا لتكوين "بنك البطارية" الذي يوفر سعة التخزين المطلوبة.الخلايا الأكثر استخدامًا هي ليثيوم أيون نظرًا لكثافة طاقتها العالية وعمرها الطويل وقدرتها على الشحن السريع.تُستخدم أيضًا كيمياء أخرى مثل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات التدفق في بعض التطبيقات.
الخطوة 2: نظام تحويل الطاقة
يتصل بنك البطارية بالشبكة الكهربائية عبر نظام تحويل الطاقة أو PCS.تتكون أجهزة الكمبيوتر من مكونات إلكترونية للطاقة مثل العاكس والمحول والمرشحات التي تسمح بتدفق الطاقة في كلا الاتجاهين بين البطارية والشبكة.يقوم العاكس بتحويل التيار المباشر (DC) من البطارية إلى تيار متردد (AC) الذي تستخدمه الشبكة، ويقوم المحول بالعكس لشحن البطارية.
الخطوة 3: نظام إدارة البطارية
يقوم نظام إدارة البطارية، أو BMS، بمراقبة والتحكم في كل خلية بطارية على حدة داخل بنك البطارية.يعمل نظام BMS على موازنة الخلايا، وينظم الجهد والتيار أثناء الشحن والتفريغ، ويحمي من التلف الناتج عن الشحن الزائد أو التيارات الزائدة أو التفريغ العميق.فهو يراقب المعلمات الرئيسية مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة لتحسين أداء البطارية وعمرها.
الخطوة 4: نظام التبريد
يقوم نظام التبريد بإزالة الحرارة الزائدة من البطاريات أثناء التشغيل.وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الخلايا ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل وتعظيم دورة الحياة.أكثر أنواع التبريد المستخدمة شيوعًا هي التبريد السائل (عن طريق تدوير سائل التبريد من خلال ألواح ملامسة للبطاريات) وتبريد الهواء (باستخدام المراوح لدفع الهواء عبر حاويات البطارية).
الخطوة 5: العملية
خلال فترات انخفاض الطلب على الكهرباء أو ارتفاع إنتاج الطاقة المتجددة، يمتص نظام BESS الطاقة الزائدة عبر نظام تحويل الطاقة ويخزنها في بنك البطاريات.عندما يكون الطلب مرتفعًا أو عندما لا تتوفر مصادر الطاقة المتجددة، يتم تفريغ الطاقة المخزنة مرة أخرى إلى الشبكة من خلال العاكس.يتيح ذلك لـ BESS "تحويل الوقت" للطاقة المتجددة المتقطعة، وتحقيق الاستقرار في تردد الشبكة والجهد، وتوفير الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار.
يراقب نظام إدارة البطارية حالة شحن كل خلية ويتحكم في معدل الشحن والتفريغ لمنع الشحن الزائد والسخونة الزائدة والتفريغ العميق للبطاريات - مما يطيل عمرها القابل للاستخدام.ويعمل نظام التبريد على إبقاء درجة حرارة البطارية الإجمالية ضمن نطاق التشغيل الآمن.
باختصار، يعمل نظام تخزين طاقة البطارية على الاستفادة من البطاريات ومكونات إلكترونيات الطاقة وأدوات التحكم الذكية والإدارة الحرارية معًا بطريقة متكاملة لتخزين الكهرباء الزائدة وتفريغ الطاقة عند الطلب.وهذا يسمح لتكنولوجيا BESS بتعظيم قيمة مصادر الطاقة المتجددة، وجعل شبكات الطاقة أكثر كفاءة واستدامة، ودعم الانتقال إلى مستقبل طاقة منخفض الكربون.

مع ظهور مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تلعب أنظمة تخزين طاقة البطاريات واسعة النطاق (BESS) دورًا متزايد الأهمية في استقرار شبكات الطاقة.يستخدم نظام تخزين طاقة البطارية بطاريات قابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء الزائدة من الشبكة أو من مصادر الطاقة المتجددة وإعادة تلك الطاقة عند الحاجة.تساعد تقنية BESS على تحقيق أقصى استفادة من الطاقة المتجددة المتقطعة وتحسين موثوقية الشبكة وكفاءتها واستدامتها بشكل عام.
يتكون BESS عادة من مكونات متعددة:
1) بنوك البطاريات مصنوعة من وحدات أو خلايا بطارية متعددة لتوفير سعة تخزين الطاقة المطلوبة.تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل شائع نظرًا لكثافة طاقتها العالية وعمرها الطويل وقدرات الشحن السريع.كما يتم استخدام كيميائيات أخرى مثل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات التدفق.
2) نظام تحويل الطاقة (PCS) الذي يربط بنك البطارية بشبكة الكهرباء.تتكون أجهزة الكمبيوتر من عاكس ومحول ومعدات تحكم أخرى تسمح بتدفق الطاقة في كلا الاتجاهين بين البطارية والشبكة.
3) نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يراقب ويتحكم في حالة وأداء خلايا البطارية الفردية.يعمل نظام BMS على موازنة الخلايا، ويحميها من التلف الناتج عن الشحن الزائد أو التفريغ العميق، ويراقب المعلمات مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة.