كيف يعمل نظام BESS؟

الكهرباء جزءٌ أساسيٌّ من عالمنا المعاصر، فهي تُغذّي كل شيء، من منازلنا إلى أعمالنا. ومع ذلك، لا يلبي إمداد الكهرباء دائمًا الطلب، مما يؤدي إلى مشاكل مثل انقطاع التيار الكهربائي وانخفاضه. ولمعالجة هذا الخلل، طُوّرت أنظمة تخزين الطاقة لتخزين فائض الكهرباء عند عدم الحاجة إليها، وإطلاقها عند ارتفاع الطلب. ومن أكثر أنظمة تخزين الطاقة تطورًا نظام تخزين طاقة البطارية (BESS). في هذه المقالة، سنستكشف آلية عمل نظام BESS وأهميته في قطاع الطاقة.

ما هو نظام BESS؟

نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) هو تقنية تخزن الطاقة الكهربائية في بطاريات لاستخدامها لاحقًا. تتوفر أنظمة BESS بأحجام متنوعة، من أنظمة سكنية صغيرة إلى أنظمة خدمات عامة كبيرة. تستخدم هذه الأنظمة بطاريات قابلة لإعادة الشحن لتخزين فائض الكهرباء المُولّد خارج أوقات الذروة أو من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. عندما يتجاوز الطلب على الكهرباء العرض، يُمكن تفريغ الطاقة المُخزّنة إلى الشبكة الكهربائية لتلبية الطلب.

تُعد البطارية أحد المكونات الرئيسية لنظام BESS، ويمكن تصنيعها من مواد مختلفة، مثل بطاريات أيون الليثيوم، أو بطاريات الرصاص الحمضية، أو بطاريات التدفق. تتصل هذه البطاريات بأنظمة تحويل الطاقة التي تنظم تدفق الكهرباء بين الشبكة والبطاريات والمستخدمين النهائيين. بالإضافة إلى البطاريات وأنظمة تحويل الطاقة، تتضمن أنظمة BESS أيضًا أنظمة مراقبة وتحكم لإدارة شحن وتفريغ البطاريات.

كيف يعمل نظام BESS؟

يتضمن تشغيل نظام تخزين طاقة البطارية عدة خطوات. أولاً، يُشحن النظام إما بتخزين فائض الكهرباء من الشبكة أو من مصادر متجددة مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح. خلال ساعات الذروة، عندما يكون الطلب على الكهرباء منخفضًا، يُخزن الفائض في البطاريات لاستخدامه لاحقًا. عندما يتجاوز الطلب العرض، تُفرّغ الطاقة المخزنة من البطاريات وتُعاد إلى الشبكة للمساعدة في استقرار النظام.

يلعب نظام تحويل الطاقة دورًا محوريًا في تشغيل نظام BESS. فهو ينظم تدفق الكهرباء بين الشبكة والبطاريات والمستخدمين النهائيين لضمان تشغيل سلس وفعال. يحوّل نظام تحويل الطاقة كهرباء التيار المستمر (DC) المخزنة في البطاريات إلى كهرباء تيار متردد (AC) يمكن للمستهلكين استخدامها. كما يتحكم في جهد وتردد الكهرباء بما يتوافق مع متطلبات الشبكة.

بالإضافة إلى تخزين الطاقة وتفريغها، تُقدم أنظمة BESS أيضًا خدماتٍ مساعدة للشبكة. تشمل هذه الخدمات تنظيم التردد، ودعم الجهد، وتخفيض ذروة الطلب. يُساعد تنظيم التردد على استقرار الشبكة من خلال الاستجابة السريعة لتغيرات العرض والطلب على الكهرباء. يضمن دعم الجهد بقاء مستويات الجهد في الشبكة ضمن الحدود المقبولة. أما تخفيض ذروة الطلب، فيتضمن استخدام الطاقة المُخزنة خلال فترات ذروة الطلب لتقليل الضغط على الشبكة.

فوائد نظام BESS

تُقدّم أنظمة تخزين طاقة البطاريات فوائد عديدة لقطاع الطاقة والمستهلكين على حد سواء. ومن أهم مزايا أنظمة BESS مرونتها في تخزين الطاقة وتفريغها، إذ يُمكنها تخزين فائض الكهرباء من مصادر متجددة وتفريغها عند الحاجة، مما يُساعد على تحقيق التوازن بين العرض والطلب. كما تُمكّن هذه المرونة أنظمة BESS من توفير خدمات مساندة للشبكة، مما يُحسّن موثوقية الشبكة واستقرارها بشكل عام.

من فوائد أنظمة BESS قدرتها على تحسين دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة. فمع إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة، كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح، إلى الشبكة، قد يكون إنتاجها متقطعًا وغير متوقع. تستطيع أنظمة BESS تخزين فائض الكهرباء من هذه المصادر وتفريغها عند الحاجة، مما يُسهم في تخفيف تقلبات إنتاج الطاقة المتجددة.

بالإضافة إلى استقرار الشبكة وتكاملها مع مصادر الطاقة المتجددة، تُسهم أنظمة BESS أيضًا في خفض تكاليف الطاقة على المستهلكين. فمن خلال تخزين الكهرباء خارج أوقات الذروة عندما تكون الأسعار منخفضة، وتفريغها خلال أوقات الذروة عندما تكون الأسعار مرتفعة، تُساعد أنظمة BESS المستهلكين على توفير المال في فواتير الكهرباء. كما يُسهم ذلك في تخفيف الضغط على الشبكة خلال فترات ذروة الطلب، مما يُجنّبهم الحاجة إلى تحديثات مكلفة للبنية التحتية.

التحديات والتوقعات المستقبلية

رغم أن أنظمة تخزين طاقة البطاريات تُقدم مزايا عديدة، إلا أنها تواجه أيضًا تحدياتٍ عديدةً تتطلب معالجتها. ومن أبرز هذه التحديات تكلفة البطاريات، التي تُشكل جزءًا كبيرًا من التكلفة الإجمالية للنظام. ومع ذلك، ومع استمرار تطور تكنولوجيا البطاريات وانخفاض تكاليفها، أصبحت أنظمة تخزين طاقة البطاريات أكثر فعاليةً من حيث التكلفة وانتشارًا.

من التحديات الأخرى التي تواجه أنظمة BESS الحاجة إلى إصلاحات تنظيمية وسوقية لتشجيع استخدامها. قد لا تُدرك اللوائح والهياكل السوقية الحالية القيمة التي تُقدمها أنظمة BESS للشبكة الكهربائية بالكامل. نتيجةً لذلك، يتعين على صانعي السياسات وضع حوافز وسياسات جديدة لدعم اعتماد أنظمة BESS وتشجيع دمجها في الشبكة الكهربائية.

بالنظر إلى المستقبل، تتمتع أنظمة BESS بالقدرة على لعب دور حاسم في الانتقال إلى نظام طاقة أكثر استدامة ومرونة. ومع استمرار نمو مصادر الطاقة المتجددة، يمكن لأنظمة BESS أن تُسهم في موازنة إنتاجها المتقطع وتحسين موثوقية الشبكة. وبفضل التطورات التكنولوجية المستمرة ودعم السياسات، من المتوقع أن تُصبح أنظمة BESS جزءًا أساسيًا من قطاع الطاقة.

في الختام، تُعدّ أنظمة تخزين طاقة البطاريات تقنيةً أساسيةً لتخزين وإدارة الطاقة الكهربائية. فمن خلال تخزين فائض الكهرباء من الشبكة أو المصادر المتجددة وتفريغه عند الحاجة، تُساعد أنظمة BESS على موازنة العرض والطلب، وتحسين استقرار الشبكة، ودمج مصادر الطاقة المتجددة. ورغم التحديات التي تواجهها، كالتكلفة والعوائق التنظيمية، إلا أن مستقبل أنظمة BESS يبدو مشرقًا، إذ تلعب دورًا حيويًا في الانتقال إلى نظام طاقة أكثر استدامة.