تخيل مزرعة شمسية عند الظهيرة في يوم صافٍ. تولد الألواح كهرباء أكثر مما تستطيع الشبكة المحلية استيعابه في تلك اللحظة، لذا قد يلزم تقليص بعض تلك الطاقة ما لم يلتقطها شيء ما. نظام تخزين طاقة البطاريات (BESS) هو ما يجعل ذلك ممكنًا.
في جوهره، يتكون BESS من ترتيب لخلايا كهروكيميائية يمكنها استقبال الطاقة الكهربائية والاحتفاظ بها في شكل كيميائي ثم إطلاقها مجددًا ككهرباء عند الحاجة. فكّر فيه لا كحاوية بقدر ما هو نظام تحويل يعمل في الاتجاهين: تتدفق الطاقة إلى الداخل، وتتغير صورتها، وتنتظر، ثم تتدفق إلى الخارج من جديد. فـ«التخزين» في الحقيقة حالة كيميائية، لا خزان مادي.
ما الذي يتكون منه BESS؟
لا يقتصر النظام الكامل على البطاريات. تُجمع الخلايا في وحدات، والوحدات في رفوف، والرفوف في خزائن أو حاويات — ويوجد هذا التسلسل المادي لإدارة الحرارة والجهد وقابلية الصيانة في كل مستوى. وإلى جانب الخلايا يوجد نظام تحويل الطاقة (PCS)، الذي يحول التيار المستمر الذي تستخدمه البطاريات إلى التيار المتردد الذي تستخدمه الشبكة، ثم يعيده خلال الشحن. ويراقب نظام إدارة البطارية (BMS) جهد كل خلية وحرارتها وحالة شحنها باستمرار، ويدير وظائف الحماية للحفاظ على عمل الخلايا ضمن الحدود الآمنة. وتحافظ معدات الإدارة الحرارية على ظروف الحرارة التي تحدد مدى قدرة النظام على الأداء الموثوق على امتداد سنوات من دورات التشغيل.
ليست هذه المكونات أجزاء مستقلة مثبّتة معًا؛ بل تتبادل البيانات وتستجيب لبعضها بعضًا في الوقت الفعلي. يبلّغ BMS نظام PCS بحدود التشغيل وفقًا لحالة البطارية. ويستجيب النظام الحراري لما يكتشفه BMS. وينسّق نظام إدارة الطاقة (EMS) الموجود فوقها جميعًا الشحن والتفريغ وفقًا لمتطلبات الشبكة أو استراتيجية تشغيل الموقع نفسه. وتأتي الموثوقية من مدى جودة تواصل هذه الطبقات، لا من أي مكوّن منفرد وحده.
مفهوم خاطئ شائع
يفترض كثير من الناس أن سعة بطارية أكبر تعني تلقائيًا نظامًا أكثر قدرة. فالسعة — التي تُقاس بالكيلوواط-ساعة — تخبرك بكمية الطاقة التي يستطيع النظام تخزينها. أما القدرة — التي تُقاس بالكيلوواط — فتخبرك بسرعة شحنه أو تفريغه. قد يوفر نظام ذو سعة عالية وقدرة خرج محدودة الطاقة لمدة أطول لكنه يستجيب ببطء أكبر؛ بينما يمكن لنظام مصمم لقدرة أعلى أن يستجيب سريعًا، لكنه قد يحافظ على الخرج لفترة أقصر. ويحدد التوازن بين سعة الطاقة والقدرة ما الذي يلائم BESS القيام به، وهذا التوازن خيار تصميمي يُتخذ لكل تطبيق.
ما معنى ذلك عمليًا؟
عُد إلى سيناريو المزرعة الشمسية. عندما يتجاوز التوليد الطلب، يمتص BESS فائض الكهرباء. وعندما ينخفض الإنتاج الشمسي ويبقى الطلب مرتفعًا، تتدفق الطاقة المخزنة من جديد لسد الفجوة. وترى الشبكة مصدرًا أقرب إلى الاستقرار وقابلية التحكم بدل مصدر متغير. وتلك القدرة على نقل الطاقة عبر الزمن — أي نقل الكهرباء من وقت توفرها إلى وقت الحاجة إليها — هي الغرض الأساسي من BESS.
لا يولد BESS الطاقة. بل يدير وقت توفر الطاقة مقارنة بوقت الحاجة إليها.
