لماذا أصبحت أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات حجر الأساس في مستقبل الطاقة؟

مقدمة

أصبحت أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (Battery Energy Storage Systems – BESS) أحد الأعمدة الرئيسية في منظومة الطاقة الحديثة، خاصة مع التوسع المتسارع في مصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح. فبدل أن تُهدَر الطاقة الزائدة أو تظل الشبكات تحت رحمة تقلبات الإنتاج والطلب، تمنحنا أنظمة BESS القدرة على تخزين الكهرباء في الوقت المناسب وإطلاقها في الوقت الأنسب، بما يحقق مزيجًا فريدًا من الكفاءة، والمرونة، والاستدامة.

 ما هي أنظمة  BESS؟

ببساطة، BESS هي أنظمة تعتمد على بطاريات قابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء واستخدامها لاحقًا. غالبًا ما تُغذّى هذه الأنظمة من مصادر متجددة، أو من الشبكة في أوقات انخفاض الأسعار، ثم تُفرَّغ عندما يرتفع الطلب أو تنقطع التغذية.

تندمج هذه الأنظمة مع الشبكة أو مع أنظمة الطاقة داخل المنشآت لتقليل تقلبات الإمداد، ورفع الاعتمادية، وحماية المستهلكين—سواء كانوا شركات أو منازل—من اضطرابات الشبكة وانقطاعاتها.

 كيف تعمل أنظمة  BESS؟

يتكوّن نظام BESS عادةً من ثلاثة عناصر رئيسية:

1. بطاريات لتخزين الطاقة في صورة كيميائية.
2. عاكس (Inverter) لتحويل التيار المستمر (DC) إلى متردد (AC) والعكس، حتى يمكن ربط النظام بالشبكة أو الأحمال.
3. نظام تحكم ذكي لإدارة عملية الشحن والتفريغ وفقًا لأسعار الكهرباء، وحالة الشبكة، وأولويات المستخدم.

عند توفر طاقة متجددة زائدة أو انخفاض التعرفة، تُشحن البطاريات. وعند ذروة الطلب، أو انخفاض إنتاج الطاقة المتجددة، أو انقطاع الشبكة، تُفرّغ البطاريات طاقتها لتغطية الفجوة.

 الفوائد الرئيسية لأنظمة  BESS

• دمج أفضل للطاقة المتجددة: تعويض تذبذب الإنتاج الشمسي والرياح، وتحويلها من مصادر متقطعة إلى موارد يمكن الاعتماد عليها.
• استقرار الشبكة: المساهمة في موازنة العرض والطلب، وتقليل تقلبات التردد والجهد، والحد من الانقطاعات.
• تقليل الانبعاثات: عبر الحد من تشغيل محطات الذروة ذات الانبعاثات الكثيفة، من خلال ما يُعرف بـ قصّ الذروة  (Peak Shaving)
• تعزيز المرونة والاحتياط: تزويد المنازل والمنشآت بطاقة احتياطية أثناء الأعطال، وزيادة قدرة الأنظمة على تحمّل الظروف الطارئة.
• رفع الاستقلالية الطاقية: تمكين المستخدمين من الاعتماد بشكل أكبر على إنتاجهم الذاتي من الطاقة، وتقليل الاعتماد على الشبكة العامة.

 التحديات والقيود

رغم مزاياها الكبيرة، تواجه أنظمة BESS بعض التحديات، من أبرزها:

• ارتفاع التكلفة الاستثمارية الأولية، خاصة في المشاريع واسعة النطاق.
• التعقيد التقني والإداري، نتيجة الاعتماد على برمجيات ومكوّنات متقدمة تحتاج إلى خبرة متخصصة.
• العمر الافتراضي للبطاريات، الذي يختلف باختلاف التقنية ونمط التشغيل.
• المخاطر البيئية، في حال عدم إدارة وإعادة تدوير البطاريات بطريقة سليمة.
• خسائر التحويل، حيث لا يمكن استرجاع 100% من الطاقة المخزَّنة بسبب كفاءة الشحن والتفريغ المحدودة.

الجوانب المالية بإيجاز

تعتمد كلفة نظام BESS على نوع البطارية، وسعة التخزين، وعدد دورات الشحن والتفريغ المتوقعة، وحجم التطبيق (سكني/تجاري/مرافق). ورغم أن الاستثمار الأولي قد يبدو مرتفعًا، إلا أن العائد طويل الأجل يظهر في صورة:

• تخفيض فواتير الكهرباء،
• تقليل تكاليف الأعطال والانقطاعات،
• الاستفادة من برامج التعرفة المرنة والاستجابة للطلب.

التطبيقات الأساسية لأنظمة  BESS

يُعد الجزء الأهم في فهم أنظمة BESS هو إدراك كيف يمكن استخدامها عمليًا في القطاعات المختلفة، وما القيمة المضافة التي تحققها لكل فئة من المستخدمين.

1.     القطاع التجاري والصناعي

في المنشآت التجارية والصناعية، لا تقتصر قيمة BESS على تخزين الطاقة فحسب، بل تمتد إلى إدارة التكاليف، وحماية العمليات، واستغلال فرص السوق:

• قصّ الذروة (Peak Shaving) : العديد من شركات الكهرباء تفرض رسومًا إضافية على أساس أعلى حمل مسجّل خلال الشهر. من خلال تخزين الطاقة مسبقًا، يمكن للمنشأة الاعتماد على البطاريات خلال دقائق أو ساعات الذروة، مما يخفض الحمل الأقصى والرسوم المرتبطة به.

• نقل الأحمال (Load Shifting): عندما تكون التعرفة منخفضة (ليلًا مثلًا)، تُشحن البطاريات، ثم تُستخدم الطاقة المخزّنة خلال فترات التعرفة المرتفعة. هذا يحقق وفورات ملحوظة في الفاتورة الشهرية دون تغيير كمية الطاقة الكلية المستهلكة.

• خدمات مرونة الشبكة والاستجابة للطلب (Demand Response): تستطيع المنشآت المزودة بـ BESS المشاركة في برامج الاستجابة للطلب، حيث تُخفِّض سحبها من الشبكة أو تضخ الطاقة المخزَّنة عند طلب مشغل الشبكة، مقابل حوافز مالية أو تعرفة مخفضة.
• دعم الشبكات الصغيرة (Microgrids): في المصانع أو المجمعات الصناعية التي تمتلك مصادر توليد خاصة (مثل الطاقة الشمسية فوق الأسطح)، تُشكّل BESS قلب الشبكة الصغيرة، مما يتيح العمل بشكل مستقل عن الشبكة في حالات الطوارئ أو الانقطاعات الطويلة، مع الحفاظ على استقرار الجهد والتردد داخليًا.
• تحسين جودة القدرة (Power Quality): يمكن برمجة أنظمة BESS لتقديم خدمات مساندة مثل تنظيم التردد، وتعويض تقلبات الجهد، والتخفيف من الاضطرابات اللحظية، وهو ما يقي المعدات الحساسة من الأعطال ويحسّن كفاءة التشغيل.

2.     القطاع السكني

في المنازل، تُترجم تقنيات BESS إلى راحة أكبر، وأمان أعلى، وتحكم أوسع في فاتورة الكهرباء:

• تعظيم الاستفادة من الطاقة الشمسية المنزلية: بدلاً من تصدير الفائض إلى الشبكة بسعر منخفض، يمكن تخزين الطاقة الزائدة لاستخدامها ليلًا أو في الأوقات الغائمة، مما يزيد من نسبة الاستهلاك الذاتي ويُحسّن العائد على الاستثمار في منظومة الطاقة الشمسية.
• توفير طاقة احتياطية أثناء الانقطاعات: في المناطق التي تعاني من انقطاعات متكررة، تضمن BESS استمرار تشغيل الإضاءة، والأجهزة الحيوية، والمعدات الطبية المنزلية، وأنظمة الاتصالات، دون الاعتماد على مولدات الديزل الملوِّثة.
• رفع الاستقلالية وتقليل الفاتورة: مع منظومة متكاملة من الألواح الشمسية والبطاريات، يمكن لبعض المنازل تقليل اعتمادها على الشبكة إلى الحد الأدنى، أو حتى الوصول إلى ما يُقارب” المنزل شبه المستقل كهربائيًا“، مع مرونة أكبر في التحكم في نمط استهلاك الطاقة.

خاتمة

أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) ليست مجرد تقنية واعدة، بل أصبحت اليوم عنصرًا استراتيجيًا في بناء منظومات طاقة أكثر استدامة ومرونة. فهي تتيح دمجًا أفضل للطاقة المتجددة، وتوفر حلولًا عملية لإدارة التكاليف، وتحسين موثوقية الشبكات، وتعزيز استقلالية المستهلكين.

ومع استمرار انخفاض التكاليف وتطور تقنيات البطاريات وإعادة التدوير، سيزداد حضور BESS في المنازل، والمصانع، والشبكات الكبرى، لتصبح أحد أهم الأدوات في رحلة الانتقال نحو مستقبل طاقي نظيف وآمن وفعّال.

📚  المصدر:

Huawei FusionSolar. (2024, April 7). The ultimate guide to battery energy storage systems (BESS). HUAWEI Smart PV Global. Retrieved from https://solar.huawei.com/en/blog/2024/battery-energy-storage-system/