تنقسم أنظمة تخزين الطاقة إلى أربعة أنواع رئيسية وفقًا لبنيتها وسيناريوهات تطبيقها: سلسلة، مركزية، موزعة و
وحدات تخزين الطاقة. لكل نوع من أنواع تخزين الطاقة خصائصه الخاصة وسيناريوهاته القابلة للتطبيق.
1. تخزين طاقة السلسلة
سمات:
يتم توصيل كل وحدة كهروضوئية أو مجموعة بطاريات صغيرة إلى عاكس خاص بها (عاكس صغير)، ومن ثم يتم توصيل هذه العاكسات بالشبكة بالتوازي.
مناسب للمنازل الصغيرة أو أنظمة الطاقة الشمسية التجارية بسبب مرونته العالية وسهولة التوسع.
مثال:
جهاز تخزين طاقة بطارية الليثيوم الصغيرة المستخدم في نظام توليد الطاقة الشمسية على سطح المنزل.
حدود:
نطاق الطاقة: عادة ما يكون من بضعة كيلووات (كيلووات) إلى عشرات الكيلووات.
كثافة الطاقة: منخفضة نسبيًا، لأن كل عاكس يحتاج إلى كمية معينة من المساحة.
الكفاءة: كفاءة عالية بسبب انخفاض فقدان الطاقة على جانب التيار المستمر.
إمكانية التوسع: سهولة إضافة مكونات جديدة أو مجموعات بطاريات، مناسبة للبناء التدريجي.
2. تخزين الطاقة المركزي
سمات:
استخدم عاكسًا مركزيًا كبيرًا لإدارة تحويل الطاقة للنظام بأكمله.
أكثر ملاءمة لتطبيقات محطات الطاقة واسعة النطاق، مثل مزارع الرياح أو محطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية الكبيرة.
مثال:
نظام تخزين الطاقة من فئة ميغاواط (MW) مجهز بمحطات طاقة الرياح الكبيرة.
حدود:
مدى القدرة: من مئات الكيلووات (kW) إلى عدة ميغاوات (MW) أو حتى أعلى.
كثافة الطاقة: كثافة طاقة عالية بسبب استخدام المعدات الكبيرة.
الكفاءة: قد تكون الخسائر أعلى عند التعامل مع التيارات الكبيرة.
الفعالية من حيث التكلفة: تكلفة وحدة أقل للمشاريع واسعة النطاق.
3. تخزين الطاقة الموزعة
سمات:
توزيع وحدات تخزين الطاقة الأصغر المتعددة في مواقع مختلفة، حيث تعمل كل منها بشكل مستقل ولكن يمكن ربطها وتنسيقها عبر شبكات.
ويساهم ذلك في تحسين استقرار الشبكة المحلية، وتحسين جودة الطاقة، وتقليل خسائر النقل.
مثال:
الشبكات الصغيرة داخل المجتمعات الحضرية، تتكون من وحدات تخزين طاقة صغيرة في العديد من المباني السكنية والتجارية.
حدود:
مدى القدرة: من عشرات الكيلووات (كيلوواط) إلى مئات الكيلووات.
كثافة الطاقة: تعتمد على تقنية تخزين الطاقة المحددة المستخدمة، مثل بطاريات الليثيوم أيون أو البطاريات الجديدة الأخرى.
المرونة: القدرة على الاستجابة بسرعة لتغيرات الطلب المحلي وتعزيز مرونة الشبكة.
الموثوقية: حتى لو فشلت عقدة واحدة، يمكن للعقد الأخرى الاستمرار في العمل.
4. تخزين الطاقة المعياري
سمات:
وهو يتألف من وحدات تخزين طاقة موحدة متعددة، والتي يمكن دمجها بشكل مرن في قدرات وتكوينات مختلفة حسب الحاجة.
يدعم التوصيل والتشغيل، وسهل التثبيت والصيانة والترقية.
مثال:
حلول تخزين الطاقة في حاويات تستخدم في المناطق الصناعية أو مراكز البيانات.
حدود:
مدى القدرة: من عشرات الكيلووات (kW) إلى أكثر من عدة ميغاوات (MW).
تصميم موحد: قابلية جيدة للتبادل والتوافق بين الوحدات.
سهلة التوسعة: يمكن توسيع سعة تخزين الطاقة بسهولة عن طريق إضافة وحدات إضافية.
صيانة سهلة: في حالة فشل إحدى الوحدات، يمكن استبدالها مباشرة دون إيقاف تشغيل النظام بأكمله للإصلاح.
الميزات التقنية
أبعاد | تخزين الطاقة بالسلسلة | تخزين الطاقة المركزي | تخزين الطاقة الموزعة | تخزين الطاقة المعياري |
السيناريوهات القابلة للتطبيق | نظام الطاقة الشمسية المنزلي أو التجاري الصغير | محطات الطاقة الكبيرة ذات النطاق الخدمي (مثل مزارع الرياح ومحطات الطاقة الكهروضوئية) | شبكات الطاقة الصغيرة للمجتمعات الحضرية، وتحسين الطاقة المحلية | الحدائق الصناعية ومراكز البيانات والأماكن الأخرى التي تتطلب تكوينًا مرنًا |
نطاق الطاقة | من عدة كيلووات (كيلووات) إلى عشرات الكيلووات | من مئات الكيلوواط (كيلوواط) إلى عدة ميغاواط (ميجاوات) وحتى أعلى من ذلك | عشرات الكيلوواط إلى مئات الكيلوواط | يمكن توسيعها من عشرات الكيلوواط إلى عدة ميغاواط أو أكثر |
كثافة الطاقة | أقل، لأن كل عاكس يتطلب قدرًا معينًا من المساحة | عالية، باستخدام معدات كبيرة | يعتمد على تقنية تخزين الطاقة المحددة المستخدمة | تصميم موحد، كثافة طاقة معتدلة |
كفاءة | عالية، مما يقلل من فقدان الطاقة في جانب التيار المستمر | قد تكون الخسائر أعلى عند التعامل مع التيارات العالية | الاستجابة السريعة لتغيرات الطلب المحلي وتعزيز مرونة الشبكة | كفاءة الوحدة الفردية عالية نسبيًا، وتعتمد كفاءة النظام الإجمالية على التكامل |
قابلية التوسع | من السهل إضافة مكونات جديدة أو مجموعات بطاريات، مناسبة للبناء التدريجي | يعتبر التوسع معقدًا نسبيًا ويجب أن يؤخذ في الاعتبار الحد الأقصى لقدرة العاكس المركزي. | مرن، يمكنه العمل بشكل مستقل أو تعاوني | من السهل جدًا توسيعه، فقط أضف وحدات إضافية |
يكلف | الاستثمار الأولي مرتفع، لكن تكلفة التشغيل على المدى الطويل منخفضة | تكلفة الوحدة منخفضة، ومناسبة للمشاريع واسعة النطاق | تنويع هيكل التكلفة، اعتمادًا على اتساع وعمق التوزيع | تنخفض تكاليف الوحدة مع اقتصاديات الحجم، كما أن النشر الأولي مرن |
صيانة | سهولة الصيانة، فشل واحد لن يؤثر على النظام بأكمله | إن الإدارة المركزية تبسط بعض أعمال الصيانة، ولكن المكونات الرئيسية مهمة | يؤدي التوزيع الواسع إلى زيادة عبء العمل المتعلق بالصيانة في الموقع | التصميم المعياري يسهل عملية الاستبدال والإصلاح، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل |
مصداقية | عالية، حتى لو فشل أحد المكونات، فإن المكونات الأخرى لا تزال قادرة على العمل بشكل طبيعي | يعتمد على استقرار العاكس المركزي | تحسين استقرار واستقلال الأنظمة المحلية | التصميم العالي والمتكرر بين الوحدات يعزز موثوقية النظام |
وقت النشر: ١٨ ديسمبر ٢٠٢٤