ما العوامل الستة التي تُحرك تكلفة أنظمة تخزين الطاقة؟

في ظل تسارع التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة، برزت أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (Battery Energy Storage Systems – BESS)  كعنصر محوري لا غنى عنه لضمان استقرار الشبكات الكهربائية وتعزيز مرونة أنظمة الطاقة المتجددة. ومع انتشار مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تتزايد الحاجة لأنظمة قادرة على تخزين الطاقة عند التوليد وضخها عند الحاجة. وهنا، يبرز سؤال جوهري أمام المطورين والمستثمرين: كيف نفهم ونُقيّم النفقات الرأسمالية المرتبطة بمشاريع  BESS؟

تتعدد العوامل التي تحدد التكلفة الرأسمالية لمثل هذه المشاريع، من موقع التنفيذ وتكاليف الخدمات اللوجستية، إلى نوع البطاريات وتقنيات إدارة الطاقة. في هذا المقال، نستعرض ستة محاور رئيسية تؤثر على الجدوى الاقتصادية لأنظمة  BESS، مستندين إلى تحليلات سوقية رصينة مثل تلك التي تقدمها  Rystad Energy1. مدة التخزين: كلما طال الأمد… انخفضت الكلفة النسبية

تُعد “مدة التخزين” أحد أبرز العوامل التي تحدد الإنفاق الرأسمالي لنظام BESS ، فكلما زادت سعة تخزين الطاقة – أي عدد الساعات التي يمكن للنظام فيها ضخ الكهرباء – كلما انخفضت الكلفة النسبية لكل كيلوواط/ساعة. على سبيل المثال، تبلغ تكلفة نظام بسعة 2 ميغاواط/ساعة واحدة نحو 665 دولارًا لكل كيلوواط/ساعة. لكن إذا ما ارتفعت مدة التخزين إلى 4 ساعات، فإن التكلفة تنخفض إلى 417 دولارًا.

تعود هذه الفعالية إلى إمكانية استخدام نفس معدات التحويل والبنية التحتية لفترات أطول دون استثمار إضافي. غير أن هذا التمديد يتطلب أيضًا أنظمة أكثر تعقيدًا: خلايا بطارية إضافية، إدارة حرارية دقيقة، وأنظمة متقدمة للتحكم بالطاقة. ورغم ذلك، تظل الكلفة النسبية أقل، ما يعزز جاذبية مشاريع التخزين طويل الأمد، خصوصًا في ظل الاعتماد المتزايد على الطاقة المتجددة.

2. حجم المشروع: كلما كبر، زادت الفعالية الاقتصادية

كلما اتسع نطاق مشروع  BESS، كلما استفاد من “اقتصاديات الحجم”. فتكلفة البطاريات والمكونات الرئيسية مثل PCS وBMS  تنخفض نسبيًا مع زيادة الحجم، ما يُمكن المطورين من تخفيض التكلفة الإجمالية للمشروع.

علاوة على ذلك، تمتلك المشاريع الكبيرة قوة تفاوضية أعلى مع الموردين، وتستطيع إبرام اتفاقيات شراء جماعية (bulk procurement) تخفض الأسعار. كما أن استخدام بنية تحتية جاهزة – مثل محطة فرعية قائمة – يوفّر تكاليف إضافية.

لكن لا تخلو هذه المشاريع من تحديات: مدة تنفيذ أطول، الحاجة إلى تمويل كبير، ومتطلبات تنظيمية قد تكون أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، تُظهر البيانات أن التوجه العالمي يسير بثقة نحو مشاريع BESS واسعة النطاق، خاصة في الدول التي تسعى لتعزيز أمن الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

3. النظام المستقل أم المقترن؟ القرار يتجاوز التقنية

التمييز بين نظام تخزين مستقل (Standalone BESS) ونظام مقترن بمصدر طاقة (Coupled BESS) له أثر كبير على التكلفة الرأسمالية والتشغيلية. فالنظام المستقل يُنشر غالبًا لحل مشكلات التوصيل في الشبكة أو لدعم المناطق المعزولة، ويتمتع بمرونة في النقل والتركيب وسرعة في الاستجابة. لكنه يتطلب بنية تحتية إضافية مثل محطة فرعية جديدة، ما يرفع الكلفة بشكل ملحوظ.

في المقابل، يُمكن للنظام المقترن – كالمرتبط بمزرعة شمسية – أن يستفيد من البنية التحتية القائمة (المحطة الفرعية، الكابلات، وغيرها)، مما يُخفض الكلفة. كما أن استخدام مصدر تيار مستمر (DC) كالطاقة الشمسية يُقلل من عدد العاكسات المطلوبة، ما يُضيف إلى الفعالية الاقتصادية.

ومع نضوج السوق، تتقلص الفجوة بين النوعين من حيث التكلفة، خاصة في المشاريع الكبيرة. وقد لعبت السياسات التحفيزية – مثل “قانون خفض التضخم” الأمريكي لعام 2022 – دورًا مهمًا في تحفيز المشاريع المستقلة بسعات تزيد عن 10 ميغاواط.

4. التصميم وكثافة الطاقة: مع التعقيد… تأتي الكفاءة

أنظمة التخزين طويلة الأمد تتطلب تصاميم أكثر تعقيدًا، نظرًا لحجم البطاريات الكبير ومتطلبات التشغيل المستدام. كلما زادت مدة التخزين، ارتفعت الحاجة إلى أنظمة تبريد فعّالة، تقنيات إدارة بطارية متقدمة، وحلول أمنية متطورة. هذا التعقيد التقني قد يرفع الكلفة الإجمالية، إلا أنه يُقابل بمكاسب تشغيلية واضحة. فالنظام المُصمم بكفاءة عالية يضمن استقرار الإمداد ويُسهم في تكامل أفضل مع مصادر الطاقة المتقطعة كالرياح والشمس. وبالتالي، فإن الاستثمار في التصميم ليس ترفًا، بل ضرورة لضمان أداء موثوق ومستدام.

5. الهيكل الداخلي للنفقات الرأسمالية: من أين تأتي التكلفة؟

لفهم الإنفاق الرأسمالي لمشروع  BESS، من المهم تفصيل مكوناته. ويمكن تقسيمه إلى أربع مجموعات رئيسية:

• كتلة التخزين (Storage Block) : وهي الأكبر من حيث الوزن المالي، وتشمل خلايا البطاريات، نظام إدارة البطارية  (BMS)، النظام الحراري  (TMS)، التغليف، التهوية، وحاويات التخزين.
• مجموعة الطاقة (Power Block) : تضم العاكسات  (PCS)، وحدة التحكم، أنظمة الاتصالات، وغالبًا ما تكون مدمجة داخل الحاوية.
• تكامل الشبكة (Grid Integration) : تغطي تكاليف بناء المحطات الفرعية وتمديد الكابلات، وتُعد محدودة في المشاريع المقترنة أو تلك التي تستفيد من بنية تحتية قائمة.
• تطوير المشروع (Project Development) : تشمل الهندسة والتصميم والمشتريات والبناء (EPC)، التكاليف غير المتكررة  (NRE)، الشحن، والحصول على التصاريح.

تشير التقديرات إلى أن تطوير المشروع وحده قد يمثل ربع التكلفة الإجمالية، ما يُبرز أهمية التخطيط الهندسي المبكر لتقليل المفاجآت المالية لاحقًا.

6. سعر البطارية: المؤشر الأهم للقرار الاستثماري

من بين كل العوامل المؤثرة على النفقات الرأسمالية، يبقى سعر خلية البطارية هو الأكثر حساسية. فهو يُشكل الجزء الأكبر من كتلة التخزين، وبالتالي أي تغير في سعره ينعكس مباشرة على التكلفة الإجمالية.

تحليل حساسية أجرته Rystad Energy على مشروع بقدرة 50 ميغاواط/200 ميغاواط ساعة في الولايات المتحدة أظهر أن انخفاض سعر خلية البطارية بنسبة 30% قد يخفض الإنفاق الرأسمالي بنسبة تصل إلى 20%. في المقابل، تخفيض سعر الأرض أو العاكسات بنسبة 30% لا يُنتج سوى 5 إلى 10% انخفاضًا في التكلفة.

أداة تحليلية مفيدة هنا هي معامل “نسبة العبوة إلى الخلية ” (P2C)، الذي يُبسط العلاقة بين سعر الخلية وتكاليف التغليف والرفوف. إذ أن التحسينات في تصميم الحاويات يمكن أن تقلل التكاليف دون التأثير على أداء الخلايا.

في المشاريع الصغيرة، حيث لا تتطلب المساحة الأرضية الكبيرة، يكون أثر سعر البطارية أكبر، مما يجعل من الضروري متابعة تحركات السوق والتكنولوجيا لضمان استثمار فعّال.

توصيات استراتيجية

1. لصنّاع القرار: دعم مشاريع BESS الهجينة طويلة المدة يحقق وفورات كبيرة في Capex ويعزز استقرار الشبكة.
2. للمستثمرين: مراقبة أسعار الخلايا خصوصًا LFP ضروري لتقييم جدوى المشاريع.
3. للمطورين في الدول الهشّة: الأنظمة الهجينة تمثل حلاً عمليًا لتقليل التكلفة وتقليل الاعتماد على الشبكة.
4. للباحثين: الحاجة ماسة إلى تطوير التغليف، والتحكم الحراري، وتحسينات التصميم لخفض التكلفة دون التأثير على الأداء.

خلاصة: نحو استثمار ذكي في مستقبل الطاقة

في عالم تسوده الحاجة المتزايدة للطاقة المستدامة، تلعب أنظمة BESS دورًا حاسمًا في تحقيق الأهداف المناخية وضمان استقرار الشبكات الكهربائية. ومع ذلك، فإن نجاح مشاريع التخزين يعتمد بدرجة كبيرة على الفهم العميق للنفقات الرأسمالية. تُقدم المحاور الستة التالية خريطة طريق لفهم هذا التعقيد:

🔹 مدة التخزين
🔹 حجم المشروع
🔹 نوع الربط (مستقل/مقترن)
🔹 تعقيد التصميم
🔹 الهيكل الداخلي للتكلفة
🔹 وسعر خلية البطارية

بالمجمل، تُمكننا التحليلات المتعمقة من اتخاذ قرارات استثمارية ذكية، مدعومة بالبيانات والتوقعات الدقيقة. وفي ظل بيئة تنظيمية محفّزة وتطورات تقنية متسارعة، فإن مستقبل أنظمة BESS يبدو واعدًا – ليس فقط كأداة تخزين، بل كعنصر استراتيجي في هندسة الطاقة الحديثة.

📚 المصدر:
Rystad Energy. (January 2023). Five Key Parameters of BESS Capex: A Sensitivity Analysis on the Capital Expenditure of a Battery Energy Storage System. Battery Analytics Whitepaper. [Rystad Energy Battery Solution].