هل تُعتبر أنظمة تخزين الطاقة المنزلية مجدية اقتصاديًّا؟

مسألة ما إذا كانت أنظمة تخزين الطاقة المنزلية تستحق الاستثمار تعتمد على أسعار الكهرباء، ونظام الألواح الشمسية المُركَّب، وأنماط الاستهلاك، واحتياجات الطاقة الاحتياطية. ولا توجد إجابة عامة تنطبق على الجميع، لكن التحليل المنظم للتكاليف والوفورات وعائد الاستثمار يمكن أن يساعد مالكي المنازل في اتخاذ قرارٍ مستنير. ويستعرض هذا المقال العوامل المالية والعملية التي تحدد القيمة الفعلية لأنظمة تخزين البطاريات السكنية.

توفير في فاتورة الكهرباء

يقلل نظام تخزين الطاقة المنزلي فواتير الكهرباء من خلال تقنية تسطيح الذروة وتحسين استهلاك الطاقة الشمسية ذاتيًا. وبشحن البطارية خلال ساعات الذروة المنخفضة أو من الألواح الشمسية، ثم تفريغها خلال فترات التعريفة المرتفعة، يمكن لأصحاب المنازل خفض معدل الكهرباء الفعلي الذي يدفعونه. وفي المنازل المشمولة بخطط تسعير الكهرباء حسب أوقات الاستخدام، والتي تتميز بفروق كبيرة بين أسعار الذروة والفترات غير الذروية، تكون التوفيرات أكثر أهمية. أما في المناطق التي تقدم فيها سياسات القياس الصافي تعويضًا منخفضًا للطاقة الشمسية المُصدَّرة إلى الشبكة، فإن تخزين الفائض من الطاقة الشمسية في بطارية للاستهلاك الذاتي يُحقِّق قيمة أكبر مقارنةً بإرسالها إلى الشبكة.

تقليل الطلب على الطاقة في أوقات الذروة وتقليل رسوم الطلب

يقلل تقليص القمة من أقصى قدر من الطاقة المُستخلَصة من الشبكة خلال الفترات ذات التكلفة العالية. ولعملاء المنازل المشترِكين في أنظمة تسعير تعتمد على الطلب، فإن تفريغ طاقة البطارية المخزَّنة خلال فترات الاستهلاك الذروي يقلل من مكون رسوم الطلب في فاتورة الكهرباء. وتوفِّر بطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) التي تتيح أكثر من ٦٠٠٠ دورة شحن وعمر خدمة يتجاوز ١٠ سنوات ما يكفي من السنوات التشغيلية لاسترداد الاستثمار الأولي من خلال وفورات تقليص القمة المتراكمة. كما تضمن مقاومة البطارية للاشتعال الحراري عند درجات حرارة تزيد عن ٥٠٠ درجة مئوية ومعدل الحماية IP65 تشغيلها الآمن طوال عمرها التشغيلي.

تحسين معدل استهلاك الطاقة الشمسية الذاتي

للمباني التي تضم أنظمة طاقة شمسية على الأسطح أو في مواقف السيارات المغطاة بالألواح الشمسية، يُحسّن نظام التخزين البطاري كفاءة الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية بشكلٍ كبير. فبدون نظام تخزين، تُصدَّر الطاقة الشمسية الزائدة التي تُولَّد خلال النهار إلى الشبكة الكهربائية بأسعار تشجيعية منخفضة، أو تُهدَر تمامًا. أما باستخدام بطارية حائطية سعة ٥,١٢ كيلوواط ساعة لكل وحدة، فيمكن لأصحاب المنازل تخزين الفائض اليومي من الطاقة الشمسية واستخدامه خلال ساعات المساء، مما يحل محل الكهرباء المستمدة من الشبكة بأسعارها الكاملة المطبَّقة على المستهلكين. ويُظهر المشروع المنفَّذ في جزر المالديف، الذي يولِّد ١٥ مليون كيلوواط ساعة سنويًّا ويقلل استهلاك ٥٠ طنًّا من الديزل سنويًّا، كيف يمكن لدمج الطاقة الشمسية مع أنظمة التخزين أن يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري على نطاق واسع.

قيمة الطاقة الاحتياطية

تعتمد قيمة طاقة الاحتياط على تكرار ومدة انقطاع التيار الكهربائي في المنطقة، وعلى درجة الأهمية الحاسمة للأحمال التي يجب أن تظل تعمل. ففي المنازل التي تحتوي على معدات طبية أو مضخات آبار أو أعمال تجارية منزلية، يمكن لبضع ساعات فقط من طاقة الاحتياط أن تمنع وقوع تكاليف كبيرة وإزعاجٍ كبير. ويمكن لوحدات تخزين الطاقة المُثبتة على الجدران والتي تمتلك سعة وحدية قدرها ٥,١٢ كيلوواط ساعة أن تُشغِّل الأحمال الأساسية لمدة تتراوح بين ٤ و٨ ساعات. أما النظام ذو النمط المتنقل (على غرار الطاولة المتحركة) ذي المدى الذي يتراوح بين ٢ و٢٠ كيلوواط ساعة، فيوفِّر طاقة احتياطية ممتدة لفترات انقطاع أطول. وقد أُدخلت أكثر من ٣٠٠٠٠ وحدة في الخدمة في ألمانيا وأستراليا واليابان دون وقوع أي حوادث تتعلق بالسلامة، ما يدل على موثوقية تقنية ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) في تطبيقات الطاقة الاحتياطية.

عمر البطارية الإجمالي وتكلفة الملكية الكلية

تشمل التكلفة الإجمالية لامتلاك نظام تخزين طاقة منزلي السعر الأولي للشراء، وتكاليف التركيب، وأي تكاليف استبدال خلال عمر النظام. وتُقلِّل بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) التي تتيح ٦٠٠٠ دورة أو أكثر وعمر خدمة يبلغ ١٠ سنوات أو أكثر من تكرار الاستبدال مقارنةً ببطاريات نيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) التي توفر ٢٠٠٠–٣٠٠٠ دورة. وعلى امتداد فترة ١٥ سنة، قد تتطلب أنظمة الـ NMC استبدال البطارية مرتين أو ثلاث مرات، بينما تستمر أنظمة الـ LiFePO4 في التشغيل باستخدام وحداتها الأصلية. ويُعد هذا الميزة المتعلقة بالمتانة والطول في العمر القيمة المالية الرئيسية التي تبرر ارتفاع التكلفة الأولية لتقنية ليثيوم حديد الفوسفات.

في حالات لا يكون فيها تخزين الطاقة المنزلية مجديًا اقتصاديًّا

قد لا يحقِّق نظام تخزين الطاقة المنزلي عائدًا إيجابيًّا على الاستثمار في بعض السيناريوهات: مثل المنازل الواقعة في مناطق تطبَّق فيها أسعار كهرباء ثابتة دون تطبيق أسعار متغيرة حسب أوقات الاستخدام، أو الممتلكات التي لا تحتوي على ألواح شمسية حيث يمكن للبطارية أن تشحن فقط من الشبكة الكهربائية ليلاً، أو المناطق التي تتمتَّع بشبكة كهربائية موثوقة للغاية ونادرًا ما تحدث فيها انقطاعات. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت سياسة التغذية العكسية المحلية توفر تعويضًا بنسبة ١٠٠٪ من سعر البيع بالتجزئة للطاقة الشمسية المُصدَّرة إلى الشبكة، فإن الفائدة المالية المترتِّبة على تخزين الطاقة الشمسية محليًّا تقلُّ. وعليه، ينبغي لأصحاب المنازل حساب فترة الاسترداد الخاصة بهم بدقة قبل اتخاذ قرار التركيب.

الأسئلة الشائعة

س: ما المدة التي تدومها أنظمة تخزين الطاقة المنزلية؟

ج: توفر بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) أكثر من ٦٠٠٠ دورة شحن، وعمر خدمة يتجاوز ١٠ سنوات. وعلى امتداد فترة ١٥ سنة، عادةً ما تفوق وحدات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) عمر وحدات نيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) التي تتطلَّب استبدالها مرتين أو ثلاث مرات.

س: ما فترة الاسترداد لأنظمة تخزين البطاريات المنزلية؟

أ: يعتمد فترة الاسترداد على هيكل أسعار الكهرباء، ونظام الألواح الشمسية، وأنماط الاستهلاك. وعادةً ما تشهد المنازل التي تتبع نظام التسعير حسب أوقات الاستخدام وتُركّب فيها ألواح شمسية فترة استرداد أسرع مقارنةً بالمنازل التي تتبع نظام التسعير الثابت ولا تستخدم الألواح الشمسية.

س: هل بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) أكثر أمانًا من أنواع البطاريات الأخرى للاستخدام المنزلي؟

ج: تتمتع بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) بمقاومة عالية لظاهرة الانفلات الحراري عند درجات حرارة تفوق ٥٠٠ درجة مئوية، مقارنةً بحوالي ٢٠٠ درجة مئوية لخلايا النيكل-المانجان-الكوبالت (NMC). وهذه الهامش الأمني الأعلى يجعل بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) مناسبة للتركيب داخل المباني السكنية وخارجها.