تُحدث أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) ثورة في الطريقة التي نستهلك بها الطاقة، حيث توفر الكثير منهاoوتشمل الفوائد استهلاك الطاقة الذكي، وخفض التكاليف، والمرونة، والحفاظ على الموارد، والكفاءة البيئية.
يأتي BESS بأحجام مختلفة، تتراوح من الوحدات المنزلية المدمجة إلى الأنظمة واسعة النطاق التي تلبي احتياجات المرافق والصناعات في جميع أنحاء العالم.ومع ذلك، تختلف هذه الأنظمة بناءً على الكيمياء الكهربائية أو تكنولوجيا البطاريات التي تستخدمها.في هذه المقالة، سوف نتعمق في أنواع بطاريات BESS الأساسية والفرص التي توفرها لحلول تخزين الطاقة.
بطاريات ليثيوم أيون (ليثيوم أيون).
وفقًا لتقرير عام 2020 الصادر عن إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)، اعتمد أكثر من 90% من أنظمة تخزين طاقة البطاريات واسعة النطاق في الولايات المتحدة على بطاريات أيون الليثيوم.وتعكس الإحصائيات العالمية هذا الاتجاه.هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن موجود في كل مكان في السيارات الكهربائية والإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والكاميرات.تشتمل بطاريات الليثيوم أيون على كيمياء مختلفة، بما في ذلك أكسيد كوبالت الليثيوم، وأكسيد منغنيز الليثيوم، وفوسفات حديد الليثيوم، وأكسيد كوبالت نيكل الليثيوم (NMC)، وغيرها.
مزايا بطاريات الليثيوم أيون عديدة، مما يجعلها تقنية رائدة في تخزين الطاقة.تتميز هذه البطاريات بخفة الوزن، وصغر الحجم، وتتمتع بقدرة عالية وكثافة طاقة عالية، وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة، وتتميز بعمر افتراضي طويل.علاوة على ذلك، فهي تشحن بسرعة ولها معدلات تفريغ ذاتي منخفضة.ومع ذلك، تشمل عيوبها التكلفة العالية نسبيًا، والقابلية للاشتعال، والحساسية لدرجات الحرارة القصوى، والشحن الزائد، والإفراط في التفريغ.
بطاريات الرصاص الحمضية (PbA).
تمثل بطاريات الرصاص الحمضية واحدة من أقدم تقنيات البطاريات المتاحة وأكثرها فعالية من حيث التكلفة.وهي تجد استخدامًا واسع النطاق في السيارات والتطبيقات الصناعية وأنظمة تخزين الطاقة.والجدير بالذكر أن هذه البطاريات قابلة لإعادة التدوير بشكل كبير وتعمل بكفاءة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة.تتفوق بطاريات الرصاص الحمضية المنظمة بالصمامات (VRLA)، وهي نوع حديث، على سابقاتها من خلال العمر الافتراضي الطويل والقدرة المتزايدة والصيانة المبسطة.ومع ذلك، فإن الشحن البطيء والوزن الثقيل وانخفاض كثافة الطاقة هي القيود الرئيسية لهذه التكنولوجيا.
بطاريات النيكل والكادميوم (Ni-Cd).
كانت بطاريات Ni-Cd بارزة في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء حتى ظهور بطاريات Li-ion.توفر هذه البطاريات تنوعًا في التكوينات المتعددة، والقدرة على تحمل التكاليف، وسهولة النقل والتخزين، والقدرة على تحمل درجات الحرارة المنخفضة.ومع ذلك، فإنها تتخلف عن المنافسين في كثافة الطاقة، ومعدلات التفريغ الذاتي، وقابلية إعادة التدوير.توفر بطاريات هيدريد معدن النيكل (Ni-MH)، التي تتقاسم هيدروكسيد أكسيد النيكل (NiO(OH)) كمكون مع تقنية Ni-Cd، ميزات فائقة مثل زيادة السعة وكثافة الطاقة.
بطاريات الصوديوم والكبريت (Na-S).
تستخدم بطاريات الصوديوم والكبريت الملح المنصهر، مما يجعلها تقنية فعالة من حيث التكلفة.تتفوق هذه البطاريات في الطاقة وكثافة الطاقة وطول العمر والتشغيل المستقر في ظل الظروف القاسية.ومع ذلك، فإن قابليتها للتطبيق محدودة بسبب متطلبات درجات حرارة التشغيل العالية (لا تقل عن 300 درجة مئوية) والقابلية للتآكل.يشكل الصوديوم، وهو عنصر حاسم، مخاوف تتعلق بالسلامة لأنه شديد الاشتعال والانفجار.على الرغم من هذه التحديات، أثبتت بطاريات الصوديوم والكبريت أنها مثالية لتخزين الطاقة المستقلة والمتكاملة مع مصادر الطاقة المتجددة.
بطاريات التدفق
تختلف بطاريات التدفق عن البطاريات التقليدية القابلة لإعادة الشحن التي تخزن الطاقة في مواد الأقطاب الكهربائية الصلبة، حيث تقوم بتخزين الطاقة في محاليل الإلكتروليت السائلة.النوع الأكثر انتشارًا هو بطارية الأكسدة والاختزال الفاناديوم (VRB)، مع متغيرات أخرى بما في ذلك كيمياء الزنك والبروم والزنك والحديد والحديد والكروم.توفر بطاريات التدفق مجموعة فريدة من المزايا، بما في ذلك العمر الافتراضي الطويل بشكل استثنائي (يصل إلى 30 عامًا)، وقابلية التوسع العالية، وأوقات الاستجابة السريعة، وانخفاض مخاطر الحريق بسبب إلكتروليتاتها غير القابلة للاشتعال.وقد ضمنت هذه الخصائص لبطاريات التدفق حصة سوقية كبيرة في أنظمة تخزين الطاقة داخل الشبكة وخارجها، وخاصة في التطبيقات واسعة النطاق.
ومع تقنيات البطاريات هذه، يشهد مشهد الطاقة تحولاً، مما يوفر حلولاً متنوعة لتلبية الاحتياجات المتنوعة عبر الصناعات والقطاعات.مع استمرار تطور التكنولوجيا، سيصبح دور أنظمة تخزين طاقة البطارية أكثر أهمية في تشكيل مستقبل الطاقة لدينا.
وقت النشر: 28 أغسطس 2023