كيف تختار نظام تخزين بطاريات الليثيوم؟

يَشمل اختيار نظام تخزين طاقة يعمل ببطاريات الليثيوم تقييم نوع كيمياء البطارية، وتحديد السعة المطلوبة، والمزايا المتعلقة بالسلامة، وقدرة النظام على التوسع. وللمشترين التجاريين والمنزليين، قد يؤدي تنوع الخيارات المتاحة إلى ارتباك حول المواصفات التي تهم تطبيقهم المحدّد. وتقدّم هذه المقالة قائمة تحقّق منظّمة لتوجيه عملية الاختيار لنظام تخزين الطاقة.

اختيار كيمياء البطارية

تُعَدّ كيمياء البطارية أول قرارٍ يُتَّخَذ عند اختيار نظام لتخزين الطاقة. وتتمثّل الكيميائيتان الليثيوم-حديد-فوسفات (LiFePO4) والنيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) في الكيميائيتين الليثيوميتين السائدتين. فتتميّز بطاريات الليثيوم-حديد-فوسفات بمقاومتها للاشتعال الحراري عند درجات حرارة تفوق ٥٠٠ درجة مئوية، مقارنةً بحوالي ٢٠٠ درجة مئوية لخلايا الـNMC. ويجعل هذا الهامش الأمني بطاريات الليثيوم-حديد-فوسفات مناسبةً للتركيبات الداخلية والخارجية التي تُشكّل فيها الإدارة الحرارية مصدر قلق. كما توفر بطاريات الليثيوم-حديد-فوسفات ٦٠٠٠ دورة شحن أو أكثر، مقارنةً بالـ٢٠٠٠–٣٠٠٠ دورة الشحن المعتادة لخلايا الـNMC، ما يقلّل التكلفة الإجمالية للملكية على مدى فترة الخدمة البالغة ١٠ سنوات.

تحديد سعة النظام واختيارات الوحدات

يجب أن تتوافق سعة نظام تخزين الطاقة مع استهلاك المنشأة اليومي ومتطلبات طاقة الاحتياط. تستخدم أنظمة الحائط وحدات 51.2V 100AH مصنفة بسعة 5.12 kWh لكل وحدة، مما يسمح بتوسيع السعة بشكل تدريجي. توفر أنظمة المكتب المتنقل نطاق سعة يتراوح من 2 kWh إلى 20 kWh للتطبيقات التي تتطلب التنقلية وسعة تخزين معتدلة. بالنسبة لدمج مظلات السيارات الشمسية، تتوافق طبقات التخزين بسعة 3.84 kWh و7.68 kWh و11.52 kWh و15.36 kWh مع مخرجات الأنظمة الشمسية الشائعة. يجب على المشترين حساب متوسط استهلاكهم اليومي بالكيلوواط ساعة وتحديد حجم بنك البطاريات لتغطية أحمال أساسية لمدة يوم واحد على الأقل.

جودة نظام إدارة البطارية

نظام إدارة البطاريات (BMS) يراقب جهد الخلايا ودرجة الحرارة والتيار لمنع الشحن الزائد والتفريغ العميق والأحداث الحرارية. وعند تقييم نظام تخزين الطاقة، ينبغي على المشترين التأكد من أن نظام إدارة البطاريات يوفّر حماية متعددة الطبقات تشمل الحماية من الجهد الزائد والجهد المنخفض والتيار الزائد والدوائر القصيرة وارتفاع درجة الحرارة. ويسمح الرصد الفوري مع إبلاغ الحالة لمدراء المرافق بمتابعة صحة النظام وتحديد احتياجات الصيانة قبل تدهور الأداء.

تصنيف الحماية البيئية

تصنيف IP (حماية الدخول) يحدد المواقع التي يمكن تركيب نظام تخزين الطاقة فيها. ويعني تصنيف IP65 أن الغلاف محكم ضد الغبار ومحمي ضد رشات المياه، ما يجعله مناسبًا للتركيب في الهواء الطلق في مواقع مغطاة أو شبه مكشوفة. ويمكن تركيب وحدات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) ذات أغلفة IP65 وأبعادها 651.5 مم × 445 مم × 235 مم على الجدران في مرائب المنازل أو في غرف المعدات التجارية دون الحاجة إلى بيئات خاضعة للتحكم المناخي.

الشهادات والامتثال

تشير الشهادات الدولية إلى أن نظام تخزين الطاقة قد اجتاز اختبارات السلامة والنقل القياسية. وتؤكد شهادة CE الامتثال لمعايير الصحة والسلامة وحماية البيئة الأوروبية. وتقيد شهادة RoHS المواد الخطرة المستخدمة في تصنيع البطارية. أما شهادة UN38.3 فتؤكد أن البطارية قد اجتازت اختبارات سلامة النقل المطلوبة للشحن الدولي. وينبغي للمشترين التأكد من أن هذه الشهادات الثلاث جميعها سارية المفعول قبل الشراء، لا سيما في المشاريع التي تتطلب لوجستيات عابرة للحدود.

المرونة والتوسع المستقبلي

يجب أن يتيح نظام تخزين الطاقة التوسع المستقبلي في السعة دون الحاجة إلى استبدال النظام بالكامل. وتسمح التصاميم الوحدوية التي تعتمد على وحدات بنائية سعة 5.12 كيلوواط ساعة للمشترين بالبدء بنظام أصغر، ثم إضافة وحدات تدريجيًّا مع تزايد الاحتياجات. وتدعم السلسلة ذات النمط المُشابه لمكتب متحرك، والتي تتراوح سعتها بين 2 و20 كيلوواط ساعة، هذا النهج الوحدوي. وتجسِّد مشروع محطة شمسية مغطاة للسيارات بقدرة 1.5 ميجاواط في البرازيل، والتركيب في جزر المالديف الذي يولِّد 15 مليون كيلوواط ساعة سنويًّا ويقلل من استهلاك 50 طنًّا من الديزل سنويًّا، الطريقة التي يتيح بها التخزين الوحدوي التوسُّع من التطبيقات السكنية إلى التطبيقات المرتبطة بالمرافق العامة.

سجل السلامة وسجل عمليات النشر

توفر سجلات نشر نظام تخزين الطاقة دليلاً على موثوقيته على المدى الطويل. وقد تم تركيب أكثر من ٣٠٬٠٠٠ وحدة من وحدات تخزين الطاقة القائمة على ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) المُركَّبة على الجدران في ألمانيا وأستراليا واليابان دون تسجيل أي حوادث تتعلق بالسلامة. وهذه السجلات، إلى جانب عمر دورة يتجاوز ٦٠٠٠ دورة وحماية بيئية وفق معيار IP65، تعطي المشترين ثقةً في مدى ملاءمة هذه التكنولوجيا للنشر على المدى الطويل في مختلف المناخات.

الأسئلة الشائعة

س: ما الفرق بين بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) وبطاريات نيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) لتخزين الطاقة؟

ج: تتميز بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) بمقاومتها لظاهرة الانهيار الحراري عند درجات حرارة تفوق ٥٠٠ درجة مئوية، وتدعم أكثر من ٦٠٠٠ دورة شحن، بينما تتحمل خلايا نيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) عادةً درجات حرارة تصل إلى ٢٠٠ درجة مئوية وتدعم من ٢٠٠٠ إلى ٣٠٠٠ دورة شحن. وبالتالي، توفر بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات عمر خدمة أطول وهامش أمان أعلى.

س: كيف أحسب سعة نظام تخزين الطاقة بما يناسب احتياجاتي؟

أ: احسب متوسط استهلاكك اليومي من الكيلوواط في الساعة، وحدد الأحمال الأساسية التي تتطلب طاقة احتياطية، وانتقِ سعة بنك البطاريات بحيث تغطي على الأقل يومًا واحدًا من تلك الأحمال الأساسية. وتوفّر الوحدات المُركَّبة على الحائط ٥,١٢ كيلوواط في الساعة لكل وحدة، مما يسمح بالتوسّع التدريجي.

س: ما الشهادات التي يجب أن أبحث عنها عند شراء نظام لتخزين الطاقة؟

ج: تأكَّد من توفر شهادات CE وRoHS وUN38.3. فشهادة CE تؤكّد الامتثال الأوروبي لمتطلبات السلامة، بينما تقيّد شهادة RoHS المواد الخطرة، وتشير شهادة UN38.3 إلى سلامة النقل للشحن الدولي.