تعريف بطاريات الطاقة وبطاريات تخزين الطاقة
بطاريات تخزين الطاقة هي أنظمة بطاريات تُستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية. فهي قادرة على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية، وتخزين الشحنة داخل البطارية، ثم إطلاقها عند الحاجة. تُصمم بطاريات تخزين الطاقة عادةً لتخزين الطاقة على المدى الطويل، ولعمليات الشحن والتفريغ، وتلعب دورًا هامًا في إدارة الشبكة الكهربائية، وخفض ذروة الأحمال، وإدارة الطاقة. من أهم خصائص بطاريات تخزين الطاقة سعتها العالية، وعمرها التشغيلي الطويل، وأدائها المستقر.
تُستخدم بطاريات الطاقة خصيصًا لتوفير الطاقة اللازمة للمركبات الكهربائية. ويجب أن تتمتع بكثافة طاقة عالية وقدرة خرج عالية لتلبية متطلبات هذه المركبات من حيث التسارع والمسافة المقطوعة. ويركز تصميم بطاريات الطاقة على تحسين سرعة الشحن والتفريغ وعمر البطارية. وفي الوقت نفسه، تُعد السلامة جانبًا مهمًا لضمان التشغيل الموثوق في مختلف الظروف.
الاختلافات في سيناريوهات التطبيق
تُستخدم بطاريات تخزين الطاقة على نطاق واسع في تخزين الطاقة في شبكات الكهرباء، وتخزين الطاقة المنزلية، وتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ومحطات الاتصالات، وغيرها من المجالات. وتُصمم هذه البطاريات بشكل أساسي لتحقيق أقصى قدر من كثافة الطاقة والتخزين طويل الأمد، وذلك لتلبية احتياجات تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة والمدى الطويل.
تُستخدم بطاريات الطاقة في سيارات الركاب التي تعمل بالطاقة الجديدة، والمركبات التجارية، والمركبات الخاصة، والآلات والمعدات الهندسية، والسفن، وغيرها. وتُولي هذه البطاريات اهتمامًا كبيرًا لكثافة الطاقة وقدرتها على توليد طاقة عالية لفترات قصيرة لتلبية احتياجات السيارات الكهربائية من حيث التسارع السريع والمسافة المقطوعة الطويلة. وبالمقارنة مع بطاريات تخزين الطاقة، فإن بطاريات الطاقة تتطلب كثافة طاقة وقدرة أعلى. علاوة على ذلك، ونظرًا لأن بطاريات الطاقة محدودة بحجم ووزن السيارة والتسارع عند بدء التشغيل، فإنها تتطلب أداءً أعلى من بطاريات تخزين الطاقة العادية.
الاختلافات في تكوين النظام
تتكون حزمة بطارية الطاقة بشكل أساسي من الأنظمة الخمسة التالية: وحدة البطارية، ونظام إدارة البطارية، ونظام الإدارة الحرارية، والنظام الكهربائي، والنظام الهيكلي.
يتكون نظام تخزين الطاقة بالبطاريات بشكل أساسي من حزم البطاريات، ونظام إدارة البطاريات (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، ونظام تحويل الطاقة (PCS)، وغيرها من المعدات الكهربائية.
اختلافات في إدارة البطارية
باعتبارها المكون الأساسي لنظام البطارية، تحدد BMS ما إذا كان من الممكن تنسيق وتناسق المكونات والوظائف المختلفة لحزمة البطارية، وترتبط ارتباطًا مباشرًا بما إذا كانت حزمة البطارية قادرة على توفير الطاقة للمركبات الكهربائية بشكل آمن وموثوق.
يُشابه نظام إدارة بطاريات تخزين الطاقة نظام إدارة بطاريات الطاقة، إلا أن نظام بطاريات الطاقة يُستخدم في المركبات الكهربائية عالية السرعة، ويتطلب سرعة استجابة أعلى للطاقة وخصائص طاقة أفضل للبطارية، ودقة أكبر في تقدير حالة الشحن، وعددًا أكبر من حسابات معلمات الحالة. كما يتطلب تنفيذ وظائف الضبط ذات الصلة من خلال نظام إدارة البطاريات.
هل يمكن خلط بطاريات تخزين الطاقة وبطاريات الطاقة الكهربائية؟
لا يمكن استخدام بطاريات تخزين الطاقة في المركبات الكهربائية. فهناك اختلافات في معدلات الشحن والتفريغ، والمقاومات الداخلية، والسعات، والفولتية بين النوعين. كما تتميز بطاريات تخزين الطاقة عمومًا بكثافة طاقة أقل.
يمكن استخدام بطاريات الليثيوم كبطاريات لتخزين الطاقة، ولكن كل من بطاريات الطاقة وأنظمة التحكم في الطاقة لها عوامل تكلفة عالية، مما سيؤدي إلى فوائد اقتصادية أقل من المثالية.
من المعلوم أن بطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة تتضمن أنواعًا مختلفة، منها تلك التي تدعم سعة تفريغ تيار ثابتة تبلغ حوالي 5C، وتُستخدم على نطاق واسع في تعديل التردد. وتقوم بعض الشركات بإعادة استخدام بطاريات الطاقة القديمة كبطاريات لتخزين الطاقة في المنازل والمركبات المتنقلة.
