الأسئلة الشائعة حول الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة | إجابات على أسئلتك المتعلقة بالطاقة الشمسية وتخزين الطاقة

يعد فهم الفرق بين الكيلوواط (kW) والكيلوواط/ساعة (kWh) أمرًا بالغ الأهمية لإدارة تكاليف الطاقة في شركتك وتحسين الكفاءة.

ما هو الكيلوواط (kW)؟

الكيلوواط هو وحدة طاقة تقيس معدل استهلاك الطاقة أو توليدها في لحظة معينة. وفي سياق الأعمال التجارية، يشير ذلك إلى الطلب اللحظي الذي تفرضه عملياتك على الشبكة الكهربائية.

ما هو الكيلوواط/ساعة (kWh)؟

الكيلوواط/ساعة (kWh) هي وحدة طاقة تحدد إجمالي كمية الكهرباء المستهلكة على مدار الوقت. وهو المقياس الذي تستخدمه شركات المرافق لحساب رسوم استهلاكك للطاقة.

كيف يؤثر الكيلوواط والكيلوواط/ساعة على فاتورة الكهرباء الخاصة بشركتي؟

تتكون فاتورة الكهرباء عادةً من عنصرين:

رسوم الطلب (كيلوواط): تعتمد هذه الرسوم على أعلى معدل لاستهلاكك للطاقة خلال فترة الفوترة. على سبيل المثال، إذا كانت ذروة الطلب على الطاقة في شركتك 100 كيلوواط، فستتم محاسبتك على هذه الذروة، بغض النظر عن كمية الطاقة التي تستخدمها بشكل عام.

رسوم الاستهلاك (كيلوواط/ساعة): يتم تحديدها حسب إجمالي كمية الطاقة المستهلكة خلال فترة الفاتورة. إذا كانت شركتك تستهلك 10,000 كيلوواط/ساعة في الشهر، فستتم محاسبتك على إجمالي الاستهلاك.

تُعد إدارة كل من ذروة الطلب (كيلوواط) وإجمالي الاستهلاك (كيلوواط/ساعة) أمرًا ضروريًا للتحكم في تكاليف الطاقة. يمكن أن يؤدي خفض ذروة الطلب إلى خفض رسوم الطلب، بينما يمكن أن يؤدي تحسين استخدام الطاقة إلى خفض رسوم الاستهلاك.

كيف يمكن أن يساعدني فهم الكيلوواط والكيلوواط ساعة في عملي؟

يمكنك من خلال مراقبة وإدارة الكيلوواط والكيلوواط/ساعة في شركتك:

انخفاض فواتير الكهرباء: يمكن أن يؤدي تقليل ذروة الطلب والاستهلاك الكلي إلى توفير كبير في التكاليف.

تعزيز كفاءة الطاقة: يتيح تحديد فترات ارتفاع الطلب على الطاقة والمعدات كثيفة الاستهلاك للطاقة إجراء تحسينات مستهدفة.

تحسين التخطيط التشغيلي: يساعد فهم أنماط استخدام الطاقة في جدولة العمليات لتجنب أوقات ذروة الطلب.

هل يمكنك تقديم مثال ذي صلة بمجال عملي؟

بالتأكيد. بالنسبة لمنشأة تصنيع تشغل آلات كبيرة، تحدث ذروة الطلب (كيلوواط) عندما تعمل عدة آلات في وقت واحد. حتى إذا كانت الماكينات تعمل لمدة 100 ساعة في الشهر، فقد تصل ذروة الطلب إلى 200 كيلوواط. يمكن للمنشأة تقليل ذروة الطلب والرسوم المرتبطة بها من خلال تنظيم عمليات تشغيل الماكينات.

لا يقتصر فهم وإدارة الكيلوواط والكيلوواط/ساعة على تقليل التكاليف فحسب، بل يتعلق الأمر باتخاذ قرارات مستنيرة تعزز كفاءة الطاقة في شركتك واستدامتها.

يمكن لنظام ESS المتصل بمحطة الطاقة الشمسية تخزين الفائض في منتصف النهار وإرساله خلال ساعات الذروة لتجنب رسوم ارتفاع الطلب $0.30/كيلوواط ساعة، مما يقلل من سحب الشبكة ويجعل منحنيات الحمل مسطحة.

1. ما هو نظام تخزين الطاقة (ESS)؟

يلتقط نظام ESS الطاقة الكهربائية عندما يكون العرض > الطلب ويطلقها عندما يكون الطلب ≥ العرض. وتتكون من:

حزمة البطارية (تخزين الطاقة الكيميائية)

نظام إدارة البطارية (BMS): يراقب السلامة والحالة الصحية وحالة الشحن

نظام تحويل الطاقة (PCS): العاكسات والمحولات للتعامل مع انتقالات التيار المتردد/ التيار المستمر

نظام إدارة الطاقة (EMS): ذكاء البرمجيات التي تتحكم في وقت وكيفية الشحن/التفريغ

2. كيف يعمل نظام ESS؟

2.1 الشحن: سحب الطاقة من الشبكة أو مصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) وتخزينها كيميائياً.

2.2 التخزين: الاحتفاظ بالطاقة حتى وقت الإرسال الأمثل.

2.3. التفريغ: تحويل الطاقة المخزنة إلى كهرباء وتوصيلها عبر العاكس إلى الأحمال أو الشبكة.

2.4. منطق التحكم: يستخدم نظام الإدارة البيئية التنبؤات والتسعير في الوقت الحقيقي وإشارات الشبكة لتحسين التشغيل والإرسال.

3. لماذا تقوم الشركات بنشر نظم دعم الأعمال الإلكترونية؟

3.1. تخفيض رسوم الطلب وتخفيض ذروة الطلب: استبدال الذروة المكلفة للشبكة بالطاقة المخزنة وخفض رسوم الطلب.

3.2. موازنة الطاقة: الشحن عند انخفاض الأسعار، والتفريغ عند ارتفاعها.

3.3 الطاقة الاحتياطية والمرونة: الحفاظ على العمليات الحيوية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

3.4. خدمات الشبكة والمشاركة: توفير الخدمات الإضافية (تنظيم التردد، ودعم الجهد) أو الاستجابة للطلب لتوليد الإيرادات.

3.5. الاستهلاك الذاتي لمصادر الطاقة المتجددة: تخزين الفائض من الطاقة الشمسية/طاقة الرياح لاستخدامه عند انخفاض التوليد.

3.6. تأجيل تحديثات البنية التحتية: استخدام التخزين الموضعي لتقليل الضغط على الشبكة أو تأجيل التحديثات.

4. تقنيات التخزين الموجودة والمفاضلة بينها

4.1 بطاريات ليثيوم أيون (الأكثر شيوعًا): عالية الكفاءة، ومعيارية، وسريعة الاستجابة.

4.2 بطاريات التدفق: أفضل لمدة أطول (> 4-6 ساعات)، قابلة للتطوير.

4.3الضخ المائي/التخزين بالجاذبية: مدة طويلة على نطاق واسع (مقيدة جغرافياً).

4.4 الحذافات: الأفضل للدفعات القصيرة، وتنظيم التردد.

4.5 بطارية حرارية/كارنو: تحويل الكهرباء إلى حرارة والعودة إلى كهرباء.

5. كيفية تحديد الحجم والتقييم الاقتصادي

5.1 تحليل ملف الحمل: تحديد أحمال الذروة والاستهلاك اليومي.

5.2 متطلبات المدة: عدد ساعات الاستقلالية المطلوبة (1 ساعة، 4 ساعات، 8 ساعات).

5.3 تكاليف دورة الحياة: النفقات الرأسمالية والتشغيل والصيانة والتدهور والاستبدال.

5.4 تكديس القيمة: الجمع بين مصادر الإيرادات (وفورات الطاقة + خدمات الشبكة).

5.5 الاسترداد/العائد على الاستثمار/صافي القيمة الصافية: نموذج على مدى العمر الافتراضي (على سبيل المثال، 10-20 سنة).

6. التكامل والنشر والتحديات التقنية

6.1 التوصيل البيني للشبكة والتصاريح: الامتثال للوائح المرافق واللوائح المحلية.

6.2 السلامة والإدارة الحرارية: التهوية والتبريد لأنظمة البطاريات.

6.3 تكرار النظام وبنية التكرار: تحقيق توافر عالٍ للمستخدمين ذوي المهام الحرجة.

6.4 قابلية التوسع والنمطية: القدرة على توسيع السعة بمرور الوقت.

6.5 تخطيط الصيانة والاستبدال: التنبؤ بالتدهور وجدولة عمليات الاستبدال.

7. الحوافز ونماذج الأعمال

7.1 الإعفاءات الضريبية والمنح: على سبيل المثال 30% ITC في الولايات المتحدة (عند اقترانها بالطاقة الشمسية)، والإعانات الإقليمية الأخرى.

7.2 تخزين الطاقة كخدمة (ESaaS): يقوم مقدمو الخدمة بتركيب وإدارة أنظمة تخزين الطاقة كخدمة؛ ويدفع العملاء رسومًا.

7.3 ملكية/استئجار طرف ثالث: يقلل من عبء رأس المال المقدم.

7.4 المشاركة في برنامج الشبكة: الاستجابة للطلب، وأسواق القدرات، وإيرادات الخدمات الإضافية.

تخزن أنظمة تخزين الطاقة السكنية (RESS) الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية أو من الشبكة. وتستخدم هذه الأنظمة أجهزة تحكم ومحولات لإدارة وتحويل التيار المباشر (DC) من البطاريات إلى تيار متناوب للاستخدام المنزلي.

1. المكونات الرئيسية

1.1 البطارية: عادةً ما تكون ليثيوم أيون، تخزن الطاقة الكهربائية لاستخدامها لاحقاً.

1.2 العاكس: يحوّل التيار المستمر من البطارية أو الألواح الشمسية إلى تيار متردد للأجهزة المنزلية.

1.3 وحدة التحكم/نظام إدارة البطارية (BMS): يراقب صحة البطارية ويدير تدفق الطاقة ويضع جداول زمنية للشحن والتفريغ.

2. الخطوات التشغيلية

الخطوة 1: التقاط الطاقة: يتم توفير الكهرباء من الشبكة أو من مصادر متجددة مثل الألواح الشمسية.

الخطوة 2: إخراج الطاقة (التفريغ): عند الحاجة، يتم تحويل طاقة التيار المستمر المخزنة إلى تيار متردد بواسطة العاكس للاستخدام المنزلي.

الخطوة 3: تخزين الطاقة: يتم تخزين فائض الكهرباء داخل البطارية.

الخطوة 4: التوصيل بالشبكة والتحكم: يراقب نظام إدارة المباني أداء البطارية ويوجه تدفق الطاقة.

الخطوة 5: إخراج الطاقة: خلال فترات ذروة الاستخدام أو انقطاع التيار الكهربائي، تطلق البطارية طاقة تيار مستمر، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى تيار متردد عبر العاكس للاستخدام المنزلي.

الخطوة 6: المراقبة والإدارة: يقوم برنامج إدارة الطاقة بتتبع الاستهلاك، وتحسين الشحن/التفريغ، وتحديد أولويات الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية.

3. مزايا للشركات

3.1 الطاقة الاحتياطية: يوفر حماية موثوقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مما يضمن استمرارية العمل.

3.2 تخفيض التكلفة: استخدام الطاقة المخزنة خلال فترات ذروة الاستخدام لتجنب ارتفاع أسعار الكهرباء.

3.3 زيادة الاستهلاك الذاتي: تعظيم الاستفادة من الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية، مما يقلل من الاعتماد على الشبكة.

3.4 تعزيز استقرار الشبكة: يخفف من التقلبات في توليد الطاقة الشمسية، مما يساهم في استقرار الشبكة بشكل عام.

4. اعتبارات إضافية

4.1 التكامل مع الأنظمة القائمة: يمكن دمج أنظمة الطاقة المتجددة مع البنى التحتية الحالية للطاقة، مما يعزز الكفاءة الكلية.

4.2 قابلية التوسع: يمكن توسيع نطاق الأنظمة لتلبية متطلبات الطاقة للشركات المتنامية.

4.3 الامتثال التنظيمي: ضمان الالتزام باللوائح والمعايير المحلية لأنظمة الطاقة.

4.4 الحوافز والحسومات: استكشف الحوافز والخصومات المتاحة لتعويض تكاليف التركيب.

من خلال فهم هذه الجوانب، يمكن للشركات اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن تنفيذ أنظمة تخزين الطاقة السكنية لتعزيز كفاءة الطاقة وتقليل التكاليف التشغيلية.

إن قاعدة 201 تيرابايت 3 تيرابايت هي مبدأ توجيهي في تصميم الطاقة الشمسية التجارية يشير إلى أن النظام يجب أن ينتج طاقة تزيد بحوالي 201 تيرابايت 3 تيرابايت سنويًا عن متوسط استهلاك الكهرباء في الشركة. ويأخذ هذا المخزن المؤقت في الحسبان الخسائر الناتجة عن عدم كفاءة العاكس، والأسلاك، والتظليل، وتدهور اللوحة بمرور الوقت.

كيف يتم حساب قاعدة 20% للشركات؟

لتطبيق قاعدة 20%:

1. راجع الاستهلاك السنوي للكهرباء في شركتك.
2. اضرب هذا الرقم في 1.2 لتحديد حجم النظام المستهدف.

على سبيل المثال، إذا كانت شركتك تستهلك 100,000 كيلوواط/ساعة سنوياً، فيجب تصميم النظام لإنتاج 120,000 كيلوواط/ساعة.

لماذا تعتبر قاعدة 20% مهمة للشركات؟

يعوض عن خسائر النظام: يضمن تلبية النظام لاحتياجات الطاقة على الرغم من عدم الكفاءة.
تحسين العائد على الاستثمار: يمنع زيادة الحجم، مما يقلل من التكاليف غير الضرورية.
يتوافق مع اللوائح: يساعد على الامتثال للقوانين المحلية ومتطلبات المرافق.

هل تنطبق قاعدة 20% على جميع الشركات؟

على الرغم من أن قاعدة 20% هي مبدأ توجيهي مفيد، إلا أن بعض الشركات قد تتطلب نهجًا أكثر تخصيصًا:

مستخدمو الطاقة العالية: قد تحتاج الشركات ذات الطلب الكبير على الطاقة إلى أنظمة أكبر.
خطط التوسع المستقبلية: قد يستلزم النمو المتوقع وجود نظام قابل للتطوير.
تكامل تخزين الطاقة: يمكن أن يؤثر دمج البطاريات على تحجيم النظام.

هل هناك حوافز مالية للشركات التي تركب الطاقة الشمسية؟

نعم، يمكن للشركات الاستفادة من الائتمان الضريبي الاستثماري الفيدرالي (ITC)، والذي يسمح بخصم 30% من إجمالي تكلفة النظام من الضرائب الفيدرالية. يتوفر هذا الحافز للأنظمة التي تم تركيبها قبل عام 2033.

ما العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها في تصميم الطاقة الشمسية التجارية؟

هيكل السقف: تأكد من قدرة السقف على دعم مصفوفة الطاقة الشمسية.
مراقبة النظام: تنفيذ أنظمة مراقبة لتتبع الأداء.
خطط الصيانة: الصيانة الدورية أمر بالغ الأهمية لطول عمر النظام.
الربط البيني للمرافق: فهم متطلبات الربط البيني مع المرفق المحلي.

في أنظمة الطاقة الشمسية زائد التخزين، تشير “الكفاءة” عادةً إلى كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTE) - وهي النسبة المئوية للطاقة الكهربائية المستعادة أثناء التفريغ مقارنةً بالطاقة المدخلة الأصلية أثناء الشحن. ويأخذ هذا المقياس في الحسبان الخسائر التالية: خسائر كفاءة الشحن، وخسائر العاكس/المحول، وخسائر التفريغ الذاتي/الاستعداد أثناء التخزين، والخسائر الحرارية، وخسائر كفاءة التفريغ.

بافتراض أن RTE = 90%. إذا كان النظام يشحن 1,000 كيلوواط/ساعة، فيمكنه في الواقع توصيل 900 كيلوواط/ساعة؛ أي أن 100 كيلوواط/ساعة مفقودة.

وبسعر كهرباء $0.10 تيرابايت/كيلووات ساعة، فإن تكلفة فقدان 100 كيلووات ساعة لكل دورة كاملة هي $10.

بحساب 3,650 دورة سنوياً (مرة واحدة يومياً)، تبلغ الخسائر السنوية $36,500.

وتؤدي زيادة الكفاءة من 901 تيرابايت إلى 931 تيرابايت إلى 3 تيرابايت إلى تقليل الفاقد من الطاقة المتاحة بمقدار 31 تيرابايت إلى 3 تيرابايت، مما يوفر حوالي 1 تيرابايت إلى 10,950 تيرابايت سنويًا في هذا السيناريو.

ما هي كفاءة تخزين الطاقة الشمسية ذهاباً وإياباً؟

كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTE) = (الطاقة المنبعثة أثناء التفريغ ÷ مدخلات الطاقة أثناء الشحن) × 100%.

يشمل هذا المقياس جميع خسائر النظام:

عاكس أو تحويل إلكترونيات الطاقة (تيار مستمر ↔ تيار متردد)

المقاومة الداخلية للبطارية والفاقد الداخلي

التفريغ الذاتي أو خسائر التفريغ الذاتي أو الخسائر الاحتياطية المتراكمة بمرور الوقت

الفقد الحراري (التدفئة والتبريد)

خسائر معدات التحكم والمعدات المساعدة (توازن النظام)

تعني الكفاءة العالية في رحلة الذهاب والإياب استرداد طاقة أعلى من المدخلات - وهو مؤشر رئيسي لقياس العائد على الاستثمار.

مقارنة الكفاءة عبر التقنيات:

- بطاريات ليثيوم أيون: تبلغ كفاءة التشغيل ذهاباً وإياباً 90-95% تقريباً في الظروف المثالية.
- بطاريات الرصاص الحمضية: كفاءة أقل عادة، حوالي 75-85%.
- بطاريات التدفق: عادةً ما تكون 65-85%، حسب الكيمياء وتصميم النظام.
- أنظمة التخزين الكبيرة/المتعددة الاستخدامات (حزم البطاريات العامة): غالبًا ما تكون تقارير الصناعة نموذجًا بكفاءة تبلغ 85% تقريبًا ذهابًا وإيابًا.

لماذا الكفاءة مهمة

من المنظور التجاري، تخلق الكفاءة العالية مزايا متمايزة من حيث التكلفة والموثوقية وأداء دورة الحياة.

التكلفة لكل كيلوواط ساعة يتم تسليمها: بالنسبة للأنظمة الكبيرة، يتطلب حتى انخفاض 1% في كفاءة التحويل الحقيقي (RTE) طاقة مدخلات إضافية لتلبية أهداف المخرجات، مما يزيد من التكاليف التشغيلية.

التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) وفترة الاسترداد: تؤدي خسائر الكفاءة إلى تآكل المدخرات وتمديد دورات الاسترداد. قد تحتاج إلى توفير سعة زائدة للتعويض عن ذلك.

عامل القدرة والإفراط في التزويد بالطاقة: يجبر انخفاض الكفاءة الأنظمة على اعتماد بطاريات أكبر، أو زيادة مدخلات الطاقة الشمسية، أو قبول توصيل طاقة فعلية أقل.

التدهور وتأثير دورة الحياة: تنخفض الكفاءة مع تقادم المعدات؛ يجب أن تأخذ التصاميم في الحسبان تدهور الكفاءة.

الأداء تحت تغيرات الأحمال: تتعرض معظم الأنظمة لخسائر متزايدة نسبيًا عند التشغيل بأقل من الطاقة المقدرة.

العوامل المؤثرة في خسائر الكفاءة

1. كيمياء البطارية والمقاومة الداخلية

اختر كيميائيات ذات خسائر داخلية منخفضة (مثل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم).

2. نافذة عمق التفريغ (DoD) ونافذة حالة الشحن (SoC)

يقلل التشغيل في الظروف القاسية (SoC مرتفع جداً أو منخفض جداً) من الكفاءة. الحفاظ على التشغيل ضمن نطاق SoC الأمثل يحافظ على الكفاءة.

3. تحويل الطاقة وطوبولوجيا العاكس

تقلل الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر من خطوات التحويل مقارنة بالأنظمة المقترنة بالتيار المتردد. استخدام محولات/محولات عالية الكفاءة.

4. الإدارة الحرارية والظروف البيئية

تقلل درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة من الكفاءة. ويمكن أن تؤدي تدابير التبريد/التدفئة أو العزل النشطة إلى تحسين الأداء.

5. خسائر موازنة النظام واستهلاك الطاقة الاحتياطية

تقليل الأحمال الطفيلية، والفاقد في وضع الاستعداد، والفاقد في كفاءة الكابلات/الموصلات، والنفقات العامة للتحكم.

6. التقادم وتدهور الأداء

انخفاض الكفاءة بمرور الوقت؛ دمج نماذج التدهور في تخطيط دورة الحياة.

7. عملية التحميل الجزئي

غالبًا ما تصبح الخسائر التناسبية أكثر أهمية في حالات الطاقة المنخفضة.

1. التعاريف

كثافة الطاقة الكتلية: واط/ساعة لكل كيلوغرام (واط/كجم).

كثافة الطاقة الحجمية: واط/ساعة لكل لتر (واط/لتر).

2. نطاق تخزين الطاقة لأنواع البطاريات المختلفة

تتراوح بطاريات الليثيوم أيون التجارية عادةً بين 100-250 واط/كجم.

بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LFP): ما يقرب من 90-160 واط/كجم تقريبًا (تصل بعض الإصدارات المتقدمة إلى حوالي 200 واط/كجم)

البطاريات البحثية/النموذجية المتطورة: تصل إلى أكثر من 300 واط/كجم تقريبًا في الإعدادات المختبرية

أنودات السيليكون الناشئة/المواد الكيميائية المتقدمة: حققت نماذج أمبريوس الأولية ما يقرب من 500 واط/كجم وحوالي 1,300 واط/لتر

3. مستوى الوحدة النمطية مقابل مستوى الخلية وكثافة الطاقة على مستوى الخلية والحجم

دائمًا ما تُظهر حزم البطاريات (التي تحتوي على وحدات مع الغلاف والأسلاك وأنظمة التبريد ونظام إدارة المباني) كثافة طاقة فعالة أقل من الخلايا العارية.

تتراوح كثافة طاقة حجم الخلية عادةً في نطاق “مئات الوات/لتر”.

حققت الخلايا النموذجية عالية الأداء كثافة طاقة عالية تتجاوز 1200 واط/لتر.

4. الحسابات

بطارية 1 كجم (كثافة الطاقة 200 واط/كجم) تخزين الطاقة ≈ 200 واط = 0.2 كيلو واط ساعة ≈ 720,000 جول

حزمة بطارية سعة 100 كجم (كثافة الطاقة 200 واط/كجم) تخزين الطاقة ≈ 20,000 واط/كجم = 20 كيلوواط/ساعة

عند كثافة حجمية تبلغ 400 واط/لتر، يمكن أن يخزن لتر واحد من حجم البطارية 0.4 كيلوواط/ساعة

5. قيود التطبيق العملي

الكفاءة والفاقد: ليست كل الطاقة المخزنة قابلة للاستخدام؛ فالخسائر الداخلية والأسلاك والإدارة الحرارية تقلل من الطاقة الناتجة الفعلية.

تقادم الدورة: تتسبب دورات الشحن والتفريغ المتكررة في تدهور السعة، مما يقلل من التخزين الفعال للطاقة.

حساسية درجة الحرارة: قد يقلل الأداء (خاصة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة) من الطاقة المتاحة.

السلامة والمقايضات: غالبًا ما ينطوي ارتفاع الكثافة على مخاطر متزايدة (الهروب الحراري، الإجهاد المادي).

معدل التفريغ/معدل التفريغ: قد يتسبب التفريغ ذو التيار العالي في حدوث تباطؤ، مما يقلل من الطاقة الفعالة.

6. إرشادات شراء بطاريات الليثيوم

ميّز دائمًا بين كثافة الطاقة على مستوى الخلية وكثافة الطاقة على مستوى الحزمة في المواصفات.

عند مقارنة مجموعات البيانات، تحقق من ظروف الاختبار (درجة الحرارة، جهد القطع، عمق التفريغ).

تقييم كثافة الطاقة الكتلية (واط/كجم) وكثافة الطاقة الحجمية (واط/لتر) في نفس الوقت - اعتمادًا على التطبيق، إما الحجم أو الوزن

قد يصبح العامل المقيد الرئيسي.

تتطلب بيانات أداء دورة الحياة في ظل ظروف التشغيل الفعلية (عدد الدورات المطلوبة للوصول إلى سعة 80%).

عند تقدير إجمالي كثافة طاقة النظام، ضع في الحسبان وزن/حجم “مكونات توازن النظام” (الكابلات، ونظام إدارة المباني، والغلاف، وما إلى ذلك).

بطاريات الطاقة: مصممة للتطبيقات عالية الأداء

مصممة خصيصًا لمتطلبات الطاقة العالية قصيرة الأمد. يتميز بإخراج تيار عالٍ (تفريغ سريع/دفعات فورية)، واستجابة سريعة، ومعالجة قوية للأحمال.

التطبيقات النموذجية: تسريع المركبات الكهربائية وأدوات الطاقة والمولدات الاحتياطية وخدمات الشبكة (مثل تنظيم التردد).

بطاريات تخزين الطاقة: مُحسّنة لإدارة الطاقة على المدى الطويل

مصممة لتخزين طاقة كبيرة لإطلاق مستقر طويل الأجل. يعطي الأولوية لكثافة الطاقة العالية لكل وحدة تكلفة، والعمر الافتراضي الطويل، والإنتاج الثابت والمستمر.

التطبيقات النموذجية: تخزين الطاقة في مزارع الطاقة الشمسية/طاقة الرياح، والأنظمة خارج الشبكة، وشبكات الطاقة غير المنقطعة والشبكات الكهربائية غير المنقطعة والشبكات الصغيرة وتخزين الطاقة في أوقات الذروة وملء الأودية.

مقارنة بين مواصفات بطارية الطاقة وبطارية تخزين الطاقة

معدل التفريغ/معدل التفريغ/معدل التفريغ

تدعم بطاريات الطاقة معدلات تفريغ عالية تتراوح من 3C إلى 10C أو أعلى، مما يتيح دفعات سريعة تدوم من ثوانٍ إلى دقائق، مما يجعلها مثالية للتطبيقات عالية الطاقة.

تعمل بطاريات تخزين الطاقة بمعدلات أقل، حوالي 0.2 درجة مئوية إلى ≤1 درجة مئوية، وهي مصممة لتحقيق تفريغ مستقر على مدار عدة ساعات.

كثافة الطاقة (واط/كجم)

تتمتع بطاريات الطاقة بكثافة طاقة عالية، عادةً ما تكون ≥200 واط/كجم، لتلبية متطلبات تصميم السيارات الكهربائية المتنقلة، ولكن قد تكون كثافة الطاقة الأقل مفضلة إذا كانت الطاقة أولوية.

تتميز بطاريات تخزين الطاقة بكثافة طاقة معتدلة إلى عالية تتراوح بين 100-160 واط/كجم، مما يحقق التوازن بين الكيمياء والتكلفة في التطبيقات الثابتة.

كثافة الطاقة (واط/كجم)

تعطي بطاريات الطاقة الأولوية لكثافة الطاقة العالية للغاية والمقاومة الداخلية المنخفضة لدعم أداء الانفجار.

وتتميز بطاريات تخزين الطاقة بكثافة طاقة معتدلة لأن أداء الانفجار يتطلب طاقة أقل، وبالتالي متطلبات إدارة حرارية أقل.

دورة الحياة

يمكن أن توفر بطاريات الطاقة ما يقرب من 1,000 إلى 2,000 دورة تصل إلى ما يقرب من 801 تيرابايت إلى 3 تيرابايت من سعتها.

يمكن أن توفر بطاريات تخزين الطاقة ما يقرب من 5,000 إلى 10,000 دورة تقريباً.

عمق التفريغ (DoD) ودورة التشغيل

عادةً ما تتعرض بطاريات الطاقة عادةً إلى ارتفاع في معدل تلفها لفترات زمنية قصيرة، مما قد يؤدي إلى تدهور أسرع إذا تم الإفراط في استخدامها.

تستخدم بطاريات تخزين الطاقة دورات يومية أقل عمقًا أو دورات يومية مضبوطة لإطالة عمر البطارية، مما يتيح تدويرًا مستقرًا طويل الأجل.

الاستقرار الحراري/البيئي

تتطلب بطاريات الطاقة إدارة حرارية قوية ومقاومة للاهتزاز وقدرات تبريد سريعة للتعامل مع الأحمال العالية والبيئات الديناميكية.

تعطي بطاريات تخزين الطاقة الأولوية للسلامة واستقرار درجة الحرارة، مع حاجة أقل للتعامل مع الأحمال العابرة الشديدة.

التكلفة/التكلفة لكل كيلوواط ساعة (التكلفة المقدمة مقابل تكلفة دورة الحياة)

تتميز بطاريات الطاقة بتكلفة مقدمة أعلى لكل كيلوواط/ساعة بسبب الأنظمة الحرارية المعقدة وأنظمة إدارة البطاريات المتقدمة (BMS) والمواد الممتازة مثل مجمعات التيار السميكة والكاثودات عالية الأداء.

يمكن أن تحقق بطاريات تخزين الطاقة تكاليف أقل لكل كيلوواط/ساعة عند نشرها على نطاق واسع. ونظراً لتكرار الاستخدام المعتدل، وانخفاض تكاليف الصيانة، وعمليات الاستبدال غير المتكررة، تنخفض أيضاً تكاليف دورة الحياة.

التركيب الكيميائي والاختلافات في التركيب الكيميائي

كيمياء البطارية

تستخدم بطاريات الطاقة بشكل أكثر شيوعًا بطاريات ذات كثافة طاقة عالية (NCM، NCA) أو كيميائيات سريعة الاستجابة.

غالبًا ما تُستخدم بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LFP) في أنظمة تخزين الطاقة نظرًا لسلامتها وعمر دورتها الطويل وتكلفتها المنخفضة.

تصميم الهيكل المادي

قد تستخدم بطاريات الطاقة هياكل خلايا ملفوفة أو مكدسة ومزودة بأنظمة تبريد قوية ومجمعات تيار أكثر سمكاً وأنظمة إدارة بطاريات أكثر تعقيداً.

تركز أنظمة تخزين الطاقة على التصميم المبسط والتخطيط المعياري وحلول التغليف المحسّنة من حيث التكلفة وحلول الإدارة الحرارية المناسبة للتطبيقات الثابتة.

اعتبارات المعايير والسلامة والاعتبارات التنظيمية

تختلف متطلبات الاعتماد (معايير الأمم المتحدة 38.3، UL، IEC) حسب سيناريو التطبيق.

تتطلب بطاريات الطاقة الخاصة بالمركبات أو الأدوات عادةً شهادة تصادم/اهتزاز إضافية.

تتطلب تصاميم بطاريات الطاقة ضوابط أكثر صرامة للتخفيف من مخاطر الهروب الحراري، مع معايير أعلى لنظام التبريد ومتطلبات مراقبة نظام إدارة المباني (عدد أجهزة الاستشعار، وآليات رحلة السلامة).

قد تحتاج أنظمة تخزين الطاقة الثابتة إلى استيفاء معايير التوصيل بالشبكة وقوانين مكافحة الحرائق في التركيب (على سبيل المثال، NFPA وقوانين البناء المحلية).

تكلفة الملكية ودورة الحياة

التكلفة الأولية وتكلفة التشغيل: تتكبد بطاريات الطاقة تكاليف أعلى بسبب تكاليف المواد، ومتطلبات التبريد النشط، والتدهور المتسارع في ظل التفريغ عالي المعدل.

تركز أنظمة تخزين الطاقة بشكل أكبر على: التكلفة لكل دورة بعد الاستهلاك والتكلفة لكل كيلوواط/ساعة على مدار دورة الحياة.

تكاليف الاستبدال، وتلاشي السعة، ونفقات الصيانة، ومخاطر السلامة هي العوامل الرئيسية للتكلفة.

التطبيقات الصناعية لبطاريات الطاقة وبطاريات تخزين الطاقة

المركبات الكهربائية/الآلات الثقيلة

بطاريات الطاقة مناسبة للتسارع العالي ومتطلبات الطاقة العالية، حيث توفر دفعات قصيرة من الطاقة. عندما يتم إعطاء الأولوية للمدى والكفاءة، فإن بطاريات تخزين الطاقة هي الخيار المفضل، على الرغم من أن التصاميم الهجينة توفر كلا الأمرين.

خدمات الشبكة (تنظيم التردد، ومتابعة الأحمال)

تُعد بطاريات الطاقة مثالية لخدمات الاستجابة السريعة التي تتطلب معدلات ارتفاع عالية، مثل تنظيم التردد. بطاريات تخزين الطاقة مناسبة لاحتياجات تخزين الطاقة على المدى الطويل، مثل توفير الطاقة في الليل أو امتصاص فائض التوليد.

الاتصالات/المناطق النائية/إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS)

تعد بطاريات الطاقة مناسبة للأحمال المتكررة، بينما تعد بطاريات تخزين الطاقة أكثر ملاءمة للاستعداد طويل الأجل مع الحد الأدنى من الارتفاعات المفاجئة.

مزارع الطاقة الشمسية + مزارع الرياح

تُستخدم بطاريات تخزين الطاقة لتنعيم الإنتاج وتوفير الطاقة خارج ساعات الذروة. بطاريات الطاقة مناسبة للإرسال السريع ومطابقة الأحمال عند الطلب.

كمتخصص في المشتريات في الشركات، ما هي العوامل التي يجب أن تعطيها الأولوية؟

ما هي دورة التشغيل ومعدل التفريغ التي تحتاجها؟

تحديد معدل الشحن/التفريغ اللازم، وعمق التفريغ (DoD)، ومدة التفريغ.

للحصول على طاقة اندفاع عالية، حدد بطاريات الطاقة

للحصول على إخراج مستمر ومستدام، اختر بطاريات الطاقة

ما الكيمياء التي تناسب تطبيقك بشكل أفضل؟

في حالة إعطاء الأولوية للسلامة والعمر الافتراضي والتكلفة (على سبيل المثال، التخزين الشبكي أو التخزين الثابت)، قد تكون بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LFP) هي الأفضل

بالنسبة لتطبيقات الوزن وكثافة الطاقة (السيارات الكهربائية والفضاء والأدوات المتنقلة)، قد تكون هناك حاجة إلى مواد ثلاثية (NCM)/ سبائك النيكل والكوبالت (NCA) أو مواد متقدمة عالية النيكل

تحقق من الشهادات ومعايير السلامة المطلوبة لمجال عملك

تتطلب تطبيقات السيارات والتطبيقات المتنقلة الامتثال لمعايير التصادم والاهتزازات والتحمل الحراري. يجب أن تفي التركيبات الثابتة بقوانين البناء ولوائح السلامة من الحرائق ومواصفات التوصيل البيني للشبكة.

تقييم التكلفة الإجمالية للملكية

التكلفة الأولية، وعمر الدورة، والصيانة، والتبريد، وتدهور الأداء المتوقع. وقد يؤدي قصر دورة الحياة إلى ارتفاع التكاليف على المدى الطويل على الرغم من انخفاض التكلفة الأولية لكل كيلوواط ساعة.

اعتبارات التكامل

يؤثر كل من تعقيد نظام إدارة المباني، وأنظمة التبريد، والنمطية، وقابلية التوسع، ومساحة التركيب، والظروف البيئية (درجة الحرارة، والارتفاع، والاهتزاز) على التكاليف الفعلية والأداء.

طابق سيناريو التطبيق الخاص بك

تنظيم التردّد، وترشيد التردّد، وحلاقة الذروة، و UPS، والشبكة خارج الشبكة/شبكة كهربائية صغيرة، ودورات قيادة المركبات الكهربائية. هذه التطبيقات لها خصائص مميزة. حدد البطاريات المحسّنة لهذه السمات المحددة.

تحديد مقايضات الأداء مقابل التكلفة بشكل واضح

تحديد مقاييس القرار الرئيسية (على سبيل المثال، Wh/كجم، W/كجم، W/كجم، عمر الدورة، معدل التفريغ، التكلفة لكل كيلوواط ساعة) وتقييم مواصفات الشركة المصنعة مقابل هذه المعايير.

تختلف تكلفة تركيب نظام تجاري لتخزين الطاقة الشمسية بناءً على عدة عوامل، بما في ذلك حجم النظام وتقنية البطارية وتعقيد التركيب. وفيما يلي تفصيل عام:

الأنظمة الصغيرة (50-100 كيلوواط ساعة): مثالية للشركات الصغيرة أو المواقع النائية. تتراوح التكاليف من $5500 إلى $11,000.

الأنظمة المتوسطة (100-500 كيلوواط ساعة): مناسبة للمؤسسات متوسطة الحجم. تتراوح الأسعار عادة من $12,000 إلى $60,000.

الأنظمة الكبيرة (500 كيلوواط/ساعة فأكثر): مصممة للعمليات واسعة النطاق. يمكن أن تتجاوز التكاليف $60,000،000، حسب المتطلبات المحددة.

تشمل هذه التقديرات نظام البطارية والعاكس والتركيب. لاحظ أن الأسعار قد تختلف بناءً على الموقع وتصميم النظام وعوامل أخرى.

ما هي العوامل التي تؤثر على تكلفة نظام تخزين الطاقة الشمسية التجاري؟

يمكن أن تؤثر عدة عوامل على التكلفة:

حجم النظام وسعته: الأنظمة الأكبر ذات السعات التخزينية الأعلى ستكلف أكثر بشكل عام.

تكنولوجيا البطاريات: بطاريات الليثيوم أيون أغلى ثمناً ولكنها توفر عمراً أطول وكفاءة أعلى مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية.

تعقيد التركيب: يمكن أن تؤثر عوامل مثل الموقع والبنية التحتية للمباني ومتطلبات توصيل الشبكة على تكاليف التركيب.

الامتثال التنظيمي: قد يؤدي الوفاء بالقوانين واللوائح المحلية إلى زيادة التكاليف.

س: هل هناك أي حوافز أو خيارات تمويل متاحة للتركيبات التجارية؟

نعم، يمكن للشركات الاستفادة من الحوافز المختلفة:

الائتمان الضريبي الاستثماري الفيدرالي (ITC): يوفر ائتمانًا ضريبيًا بقيمة 30% للأنظمة التي يتم تركيبها بحلول نهاية عام 2025.

الحوافز الحكومية والمحلية: تقدم العديد من الولايات والبلديات خصومات أو إعفاءات ضريبية إضافية.

خيارات التمويل: التأجير واتفاقيات شراء الطاقة (PPAs) والقروض متاحة لتوزيع الاستثمار الأولي.

س: ما هي التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) لنظام تخزين الطاقة الشمسية التجاري؟

يشمل التكلفة الإجمالية للملكية الاستثمار الأولي والصيانة والتكاليف التشغيلية على مدى عمر النظام. وبالنسبة لنظام بطارية ليثيوم أيون نموذجي، يمكن أن يتراوح التكلفة الإجمالية للملكية على مدى 15 عاماً بين $600 و1T4T1200 لكل كيلوواط ساعة، اعتماداً على عوامل مثل الصيانة وتوفير الكهرباء والإيرادات المحتملة من المشاركة في خدمات الشبكة.

س: كيف يمكن لنظام تخزين الطاقة الشمسية التجاري أن يفيد عملي التجاري؟

تشمل المزايا ما يلي:

توفير التكاليف: خفض فواتير الطاقة من خلال تقليل فواتير الطاقة من خلال توفير الطاقة في أوقات الذروة وموازنة وقت الاستخدام.

استقلالية الطاقة: تقليل الاعتماد على الشبكة، وتعزيز المرونة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

الأثر البيئي: انخفاض البصمة الكربونية، بما يتماشى مع أهداف الاستدامة.

صورة العلامة التجارية: إظهار الالتزام بالطاقة المتجددة وجذب العملاء المهتمين بالبيئة.

س: كيف يمكنني تحديد حجم النظام المناسب لعملي؟

قم بتقييم أنماط استهلاك الطاقة لديك، مع مراعاة فترات ذروة الطلب والأحمال الحرجة. استشر خبير طاقة لتصميم نظام يلبي احتياجاتك وميزانيتك الخاصة.

طلب تقديم عروض مشاريع تخزين الطاقة هو وثيقة تصدرها شركات المرافق أو الوكالات الحكومية أو الشركات المشترية للطاقة من خلال عملية شراء رسمية لالتماس عروض لأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات أو مشاريع تخزين الطاقة طويلة الأجل.

ويحدد طلب تقديم العروض المتطلبات الفنية والمالية والتشغيلية للجهة المشترية، مما يوفر للمطورين ومقاولي الهندسة والمشتريات والإنشاءات والمؤسسات المالية أساساً للتقييم العادل والإدارة الفعالة للمخاطر.

المكونات الأساسية لطلب تقديم العروض

1. السعة والمدة: يحدد القدرة المقدرة (ميجاوات) ومدة التفريغ (ساعات).

2. المعايير التقنية: تحدد نوع تخزين الطاقة (مثل بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات التدفق والتخزين الميكانيكي) وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا ومتطلبات السلامة.

3. سيناريوهات التشغيل: يحدد مجالات التطبيق مثل توفير الطاقة في أوقات الذروة، وتكامل الطاقة المتجددة، وتعزيز القدرات، وخدمات الشبكة.

4. الشروط التجارية: تشمل تغطية التكاليف الرأسمالية والتشغيلية، ونطاق الضمان، وضمانات الأداء، وشروط التوافر.

5. الجدول الزمني والتسليمات: تضمين المعالم الرئيسية مثل إكمال التصميم، والموافقات على التصاريح، ومراحل التكليف، والمواعيد النهائية للتقديم.

6. معايير التقييم: تقديم نظام تقييم مفصل على أساس السعر والأداء والموثوقية وتأثير البيئة والحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية والمساهمة المحلية.

لماذا تعتبر مزايدة تخزين الطاقة مهمة

1. كفاءة المشتريات: تعزز المناقصات التنافسية الشفافية والفعالية من حيث التكلفة في عمليات الشراء للمرافق ومشغلي الشبكات.

2. موثوقية الشبكة وإزالة الكربون: تدعم المناقصات دمج الطاقة المتجددة وتثبيت التردد وتحقيق أهداف الطاقة النظيفة.

3. يقين الاستثمار: تقلل التقييمات الموحدة وهياكل العقود الموحدة من المخاطر المالية للمطورين والمستثمرين.

4. التقدم التكنولوجي: تعزز أطر العطاءات المفتوحة الابتكار في كيمياء البطاريات والتحكم في النظام والسلامة.

5. المرونة التشغيلية: تعمل أنظمة تخزين الطاقة على تحسين أمن الإمداد خلال فترات ذروة الطلب أو اضطرابات الشبكة.

6. تخفيض تكلفة النظام: يقلل النشر الاستراتيجي من توليد الطاقة في أوقات الذروة، ويخفف من ازدحام النقل، ويقلل من معدلات تقليص الطاقة المتجددة.

للمطورين والموردين

يجب أن تتماشى ردود المناقصات مع الحلول التقنية والنماذج المالية والجداول الزمنية للتسليم مع معايير الجهة المشترية لتسجيل النقاط. وينبغي أن تُظهر العروض عالية الجودة بوضوح ما يلي:

تكنولوجيا مثبتة وبيانات أداء مثبتة
أطر الضمان والخدمة القابلة للتمويل
الامتثال للوائح المحلية والتأهب للجاهزية للشبكة

لفرق المشتريات

إن إصدار وثائق المناقصة يوضح معايير الميزانية والجداول الزمنية للمشروع وتوزيع المخاطر، مع ضمان الامتثال لسياسات المشتريات الداخلية ولوائح المناقصات العامة.