تخزين طاقة البطاريات الشمسية: تحديد الحجم المناسب للمصانع

فهم كيفية استخدام المصانع للطاقة

لا تستخدم المصانع الطاقة بنفس المعدل على مدار اليوم. فهناك أوقات مشغولة وأخرى بطيئة. على سبيل المثال، تنخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير في الليل وفي عطلات نهاية الأسبوع. لذلك، من المهم جدًا لتحديد حجم نظام تخزين البطاريات الشمسية أن تفهم أولًا نمط الطلب على الطاقة. فكر في فواتير الطاقة التاريخية أو العدادات الذكية للتحقق من استهلاك الطاقة على أساس كل ساعة وليس يوميًا فقط. ستُظهر لك هذه المعلومات الأوقات التي ستحتاج فيها البطارية لتوفير الطاقة، والأوقات التي ستحتاج فيها لإعادة الشحن من الألواح الشمسية أو من الشبكة الكهربائية، وبالتالي تجنب هدر الطاقة.

العوامل الرئيسية المؤثرة في حسابات حجم البطارية

ثلاثة عوامل رئيسية تحدد حجم البطارية المناسب لمصنع: الحمل الذروة، مدة النسخ الاحتياطي، وتغيرات توليد الطاقة الشمسية. الحمل القصوى يشير إلى الحد الأقصى كمية الطاقة التي تستخدمها المصنع في أي وقت واحد. هذا يخبرك الحد الأدنى من طاقة البطارية لتجنب انقطاع التيار الكهربائي خلال فترات الطلب العالي. مدة النسخ الاحتياطي هي المدة التي تحتاجها البطارية للحفاظ على تشغيل المعدات الحيوية إذا انقطعت الشبكة. قد يحتاج مصنع يحتوي على سلع سريعة التلف إلى 46 ساعات من النسخ الاحتياطي، بينما يمكن لمصنع التجميع غير الحرج أن ينجح في 23 ساعات. تتغير توليد الطاقة الشمسية بالنظر إلى الأيام الغائمة أو التغيرات الموسمية. ستحتاج إلى بطارية أكبر إذا كانت المصنع تعتمد بشكل كبير على الطاقة الشمسية وتواجه فترات كثيرة من انخفاض أشعة الشمس.

المطابقة بين سعة البطارية والإنتاج الشمسي

تعمل الألواح الشمسية وتخزين البطارية معًا، وبالتالي يجب أن تكون سعتها متوافقة للعمل بشكل فعّال. إذا كانت البطارية صغيرة، فسوف تُهدر الطاقة الشمسية الزائدة التي يتم توليدها خلال النهار (ستُعاد إلى الشبكة أو تُفقد بالكامل). وإذا كانت كبيرة جدًا، فستُستخدم البطارية بأقل من طاقتها الكاملة، مما يزيد التكاليف الخاصة بك دون داعٍ. للبدء، احسب متوسط إنتاج الطاقة الشمسية اليومي للألواح في المصنع. وسيعتمد هذا على كفاءة الألواح، ومساحة السطح، ومتوسط ساعات أشعة الشمس اليومية في منطقتك. وسيدعمك ذلك في تحديد حجم البطارية بحيث تخزن ما يكفي من الطاقة الشمسية لتغطية احتياجات الطاقة في المساء أو الصباح الباكر مع احتياطي صغير. على سبيل المثال، إذا كانت الألواح تنتج 100 كيلوواط ساعة يوميًا ويستخدم المصنع 60 كيلوواط ساعة بعد غروب الشمس، فإن بطارية بسعة 70–80 كيلوواط ساعة ستكون مثالية.

قابلية التوسع على المدى الطويل

عند اتخاذ قرار بشأن كمية الطاقة التي يجب تزويد النظام بها، يجب التنبؤ بمدى توسع المصنع، أو إضافة معدات جديدة، أو التوسع في الإنتاج. هذا مجرد توقع. فاحتياجات المصنع من الطاقة ستزداد مع توسع الإنتاج. وتناسب أنظمة تخزين البطاريات القابلة للتوسيع بشكل أفضل مقارنةً بالبناء الواحد الثابت. وتعتبر الأنظمة البطارية الوحداتية الأنسب لهذا الوضع، حيث تم تصميمها لإضافة حزم بطاريات إضافية حسب الحاجة بناءً على التوسع المخطط له. إن التخطيط المسبق لزيادة الطاقة في المستقبل واستخدام بطاريات تم تصميمها لاستيعاب هذه الزيادات هو أمر ذكي لأنه يوفر الوقت والمال. أما تجاهل التوسع المخطط له فسوف يؤدي إلى فقدان الوقت والمال.

موازنة التكلفة والأداء

بينما يعتبر أخذ التكاليف في الاعتبار أمرًا مهمًا دائمًا، لا ينبغي النظر إلى التكاليف فقط على أنها سعر أولي. على سبيل المثال، فإن بطارية صغيرة وغير مكلفة لن تكون كافية لتلبية احتياجات المصنع خلال ساعات الذروة، وستؤدي إلى فقدان الإنتاج أثناء انقطاع التيار. على العكس من ذلك، فإن استخدام بطارية كبيرة جدًا سيؤدي إلى تكاليف صيانة أعلى ويُطيل فترة الاسترداد، مما يجعلها خيارًا أقل مثالية. الحل الأمثل في هذه الحالة هو حساب تكلفة تخزين الطاقة الموحّدة (LCOS). وتشمل هذه التكلفة أساسًا سعر البطارية، وتكاليف التركيب والصيانة، بالإضافة إلى العمر المتوقع للبطارية (والذي يتراوح بين 10 و15 عامًا للبطاريات الليثيوم أيون). وبعد إجراء هذا الحساب بعدة أحجام مختلفة للبطاريات، ستكون قادرًا على تقييم الخيار الأمثل الذي يركّز على القيمة طويلة الأجل، وليس فقط على أقل تكلفة قصيرة الأجل.

التأكد من الالتزام باللوائح المحلية

التعامل مع القواعد الخاصة بأنظمة تخزين البطاريات الشمسية يُعد دليلاً على الدقة والالتزام، وهو ما يتضح جليًا في حالة المنشآت التجارية مثل المصانع. هناك أماكن تشترط الحصول على ترخيص لأنظمة البطاريات، وأخرى لا تشترط ذلك، بالإضافة إلى أماكن تقدم حوافز تقلل من السعر النهائي قليلًا. كما ستحتاج إلى الاطلاع على قواعد ومعايير الربط بالشبكة، لأن العديد من شركات الكهرباء تحدد كمية الطاقة التي يمكن لمصنع إرجاعها إلى الشبكة. وهذا سيؤثر بالتأكيد على طريقة حصول البطارية على الطاقة وعلى كيفية إعادة الشحن منها. تجاهل القواعد غير المنطقية قد يؤدي إلى فرض غرامات على النظام أو إيقاف استخدام البطارية. وتجنب هذا الأمر سيمنع حدوث مشكلات غير ضرورية.