كارثة التكنولوجيا لتخزين البطارية؟ يرفع الخبراء المنبه بسبب الإخفاقات المتكررة وعدم وجود برامج

دراسة استقصائية كاشفة: هذه العيوب تدفع أنظمة تخزين البطاريات إلى أقصى حدودها، وتكلف المشغلين ملايين الدولارات

أدى التحول في قطاع الطاقة والحاجة المتزايدة لشبكات كهربائية مستقرة ومرنة إلى تسليط الضوء بشكل كبير على أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. تلعب هذه الأنظمة دورًا محوريًا في دمج الطاقات المتجددة، واستقرار الشبكة، وتوفير خدمات الطاقة المتنوعة. على الرغم من إمكاناتها الهائلة، لا يزال قطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات يواجه تحديات كبيرة في التشغيل والإدارة اليومية لهذه الأنظمة المعقدة. وقد سلطت دراسة حديثة، بعنوان " استطلاع خبراء أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات " أجرتها شركة توايس، الضوء على هذه التحديات، وقدمت رؤى قيّمة حول مواطن الخلل في هذا القطاع ومجالات العمل المتاحة.

يشمل قطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الشركات والتقنيات المتخصصة في تخزين الطاقة الكهربائية في أنظمة البطاريات. وتلعب حلول التخزين هذه دورًا محوريًا في التحول الطاقي، إذ تُمكّن من الاستخدام الأمثل لمصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والتي تتسم بتقلباتها وتأثرها بالظروف الجوية، وذلك عن طريق تخزين الطاقة الفائضة وإعادة ضخها إلى الشبكة عند الحاجة.

أظهر الاستطلاع، الذي شمل أكثر من 80 خبيرًا في هذا المجال، من بينهم مديرو المصانع وموظفو التشغيل والصيانة والمسؤولون التنفيذيون، صورةً واضحةً مفادها أن تشغيل أنظمة تخزين البطاريات أكثر تعقيدًا وعرضةً للأعطال مما يُعتقد غالبًا. وأكدت إحدى النتائج الرئيسية للدراسة أن أداء النظام وتوافره هما الشغل الشاغل للمشغلين، حيث أشار أكثر من نصف المشاركين (58%) إلى ذلك باعتباره التحدي الأكبر الذي يواجهونه. وتؤكد هذه النسبة المرتفعة على ضرورة مواصلة تحسين موثوقية وكفاءة أنظمة تخزين البطاريات لتعظيم جدواها الاقتصادية ومساهمتها في التحول الطاقي.

ومن النتائج المقلقة الأخرى للدراسة الاستقصائية تكرار المشكلات التقنية. فقد أفاد ما يقرب من نصف المشاركين (46%) بمواجهة صعوبات تقنية مرة واحدة على الأقل شهريًا. وترتفع هذه النسبة بشكل ملحوظ عند النظر إلى وجهات نظر مختلف الفئات المهنية في قطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. فبين مديري المحطات، الذين يتحملون المسؤولية الكاملة عن التشغيل السلس للأنظمة، تصل هذه النسبة إلى 53%. وتتضح المشكلة بشكل أكبر من وجهة نظر العاملين في التشغيل: إذ أفاد 73% من موظفي التشغيل والصيانة بمواجهة مشكلات تقنية بشكل منتظم. وتُظهر هذه الأرقام بوضوح أن الأعطال التقنية في عمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات ليست نادرة، بل هي مشكلة متكررة ومُرهقة تستنزف موارد كبيرة وتؤثر سلبًا على الأداء العام للمنشآت.

تُظهر الدراسة أيضًا أن قطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات لم يتوصل بعد إلى البنية التقنية المثلى، لا سيما في مجال حلول البرمجيات. فقد أعرب ما يزيد قليلًا عن نصف المشاركين (55%) عن رضاهم عن التقنيات والأدوات التي يستخدمونها لإدارة أنظمتهم. ويشير هذا المستوى المنخفض نسبيًا من الرضا إلى أن العديد من حلول البرمجيات المتاحة حاليًا ليست مُصممة على النحو الأمثل لتلبية الاحتياجات والتحديات الخاصة بعمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. ثمة حاجة ماسة إلى حلول برمجية متخصصة توفر إمكانيات تحليلية أكثر شمولًا، وتُحسّن تكامل البيانات، وتُقلل من تعقيد إدارة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

مناسب ل:

• الطاقات المتجددة: يتعلق الأمر الآن بأنظمة تخزين الطاقة

الدكتور ستيفان Rohr ، المؤسس والرئيس التنفيذي المشارك لشركة توايس، بإيجاز ضرورة وجود استراتيجية بيانات شاملة. ويؤكد أن النجاح في صناعة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) مرتبط ارتباطًا وثيقًا بإدارة البيانات. يقول الدكتور ستيفان: "أي شخص يرغب في النجاح يحتاج إلى استراتيجية بيانات شاملة، ويجب عليه مراعاة البيانات منذ البداية، واستخدامها في جميع مراحل المشروع، وتحليلها بشكل صحيح، بدلاً من التعامل معها كمجرد إضافة ثانوية" Rohr . يؤكد هذا البيان أن البيانات ليست مجرد نتاج ثانوي لعمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، بل هي أصل أساسي يجب استغلاله استراتيجيًا لتحسين الأداء، وتحديد المشكلات مبكرًا، وتعظيم الجدوى الاقتصادية للمنشآت.

تُبرز نتائج استطلاع Twaice أن قطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات يمر بمرحلة تحول حاسمة. فالانتقال من التشغيل الذي يركز فقط على الأمن إلى الاستغلال الأمثل لمرافق التخزين يتطلب تغييرًا جذريًا في كيفية التعامل مع البيانات والتكنولوجيا. ويحتاج مشغلو أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات بشكل عاجل إلى الوصول إلى بيانات موثوقة وأدوات تحليل متقدمة لتقليل المخاطر، وتعظيم فرص السوق، والاستفادة الكاملة من إمكانيات أنظمتهم.

تحليل مفصل لمشاكل أداء النظام وتوافره

تناولت "استطلاعات رأي خبراء أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات" بالتفصيل مشاكل محددة تتعلق بأداء النظام وتوافر تخزين البطاريات. ويمكن تصنيف هذه المشاكل، ولكل منها أسباب وتأثيرات مختلفة على تشغيل أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

تكرار المشاكل التقنية بالتفصيل

إنّ ارتفاع معدل تكرار المشاكل التقنية المذكور آنفاً (46% شهرياً في المتوسط، ويصل إلى 73% لدى موظفي التشغيل والصيانة) يُعدّ مؤشراً مقلقاً. فهو يُبيّن أن عمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات غالباً ما تُعاني من أعطال وانقطاعات غير متوقعة. وقد تتعدد أسباب هذه المشاكل، بدءاً من أعطال المكونات الفردية وأخطاء البرمجيات، وصولاً إلى عوامل خارجية كالأحوال الجوية القاسية. ويؤكد ارتفاع معدل الصعوبات التقنية على الحاجة إلى أنظمة أكثر متانة، وتحسين عمليات المراقبة والصيانة، وتطوير آليات أكثر فعالية لتشخيص الأعطال وحلها.

اختلالات الخلايا: مشكلة متفاقمة ذات عواقب بعيدة المدى

تُعدّ مشكلة عدم توازن الخلايا مشكلةً بالغة الأهمية، وإن لم تُقاس كميًا بشكلٍ صريح في الدراسة، إلا أنها معروفة على نطاق واسع في صناعة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. تتكون هذه الأنظمة من خلايا بطاريات فردية عديدة متصلة في وحدات وسلاسل. من الناحية المثالية، ينبغي أن تتمتع جميع الخلايا في النظام بخصائص متطابقة وأن تعمل بشكل موحد أثناء التشغيل. إلا أنه في الواقع، يُعدّ عدم التوازن بين الخلايا أمرًا شائعًا، وقد يتفاقم مع مرور الوقت.

يمكن أن يكون لاختلال التوازن الخلوي أسباب مختلفة، بما في ذلك:

• التفاوتات التصنيعية: حتى خلايا البطاريات عالية الجودة بها اختلافات طفيفة في خصائصها الكهروكيميائية.
• تدرجات درجة الحرارة: يمكن أن تؤدي المواضع المختلفة داخل نظام تخزين البطارية إلى توزيعات غير متساوية لدرجة الحرارة، مما يؤثر على تقادم الخلايا بشكل مختلف.
• التوزيع الحالي: يمكن أن يؤدي التوزيع غير المتساوي للتيار في الوحدات والسلاسل أيضًا إلى أحمال مختلفة وتقادم الخلايا.
• تأثيرات التقادم: مع تقدم عمر البطارية، تزداد الاختلافات بين الخلايا بسبب اختلاف معدلات التقادم.

تتنوع عواقب اختلال التوازن الخلوي وتكون سلبية:

• هدر الطاقة: يؤدي عدم انتظام شحن وتفريغ الخلايا إلى استخدام غير فعال للسعة الإجمالية لنظام التخزين. فالخلايا ذات السعة المنخفضة تحد من إجمالي السعة القابلة للاستخدام.
• مخاطر أمان متزايدة: الخلايا التي يتم شحنها بشكل زائد أو ناقص تكون أكثر عرضة للهروب الحراري ومشاكل أخرى متعلقة بالسلامة. يمكن أن تؤدي الاختلالات إلى الإضرار باستقرار النظام بأكمله.
• انخفاض السعة والأداء الإجمالي: يؤدي عدم توازن الخلايا إلى تقليل السعة القابلة للاستخدام لتخزين البطارية ويمكن أن يؤثر أيضًا على الأداء، خاصة عند معدلات التفريغ أو الشحن العالية.
• تسارع التلف وانخفاض العمر الافتراضي: تتعرض الخلايا لأحمال ثقيلة أو تعمل في ظروف غير مواتية للتلف بشكل أسرع. لذا، فإن اختلال توازن الخلايا قد يُقصر من عمر مجموعة البطاريات بأكملها ويؤدي إلى استبدال مكوناتها قبل الأوان.

مشاكل التبريد: الحرارة تُؤثر سلبًا على الأداء وتُشكل خطرًا على السلامة

يُعدّ التبريد تحديًا رئيسيًا آخر في تشغيل أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. تُولّد البطاريات حرارة أثناء التشغيل، لا سيما أثناء الشحن والتفريغ بتيارات عالية. لذا، يُعدّ التبريد الفعال ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة الخلايا ضمن النطاق الأمثل. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض الأداء، وتسريع التلف، وفي أسوأ الأحوال، إلى الهروب الحراري - وهو حدث خطير ترتفع فيه درجة حرارة البطارية بشكل لا يمكن السيطرة عليه وقد تشتعل.

قد يكون لمشاكل التبريد أسباب مختلفة:

• عدم كفاية حجم نظام التبريد: في بعض الحالات، قد لا يكون حجم نظام التبريد كافياً لتبديد الحرارة المتولدة أثناء التشغيل، خاصة عند درجات الحرارة المحيطة العالية أو مع الاستخدام المكثف لنظام التخزين.
• تعطل مكونات التبريد: يمكن أن تؤدي العيوب الميكانيكية أو الكهربائية في المراوح أو المضخات أو مشتتات الحرارة أو المكونات الأخرى لنظام التبريد إلى فشل التبريد.
• الانسداد أو التلوث: يمكن أن تنسد قنوات التبريد بالغبار أو الأوساخ أو التآكل، مما يؤثر سلبًا على أداء التبريد.
• استراتيجيات التبريد غير الفعالة: يمكن أن يؤدي التحكم غير الصحيح في نظام التبريد أو الترتيب غير الفعال لمكونات التبريد إلى تبريد غير متساوٍ ونقاط ساخنة داخل نظام تخزين البطارية.

إن عواقب مشاكل التبريد خطيرة:

• انخفاض الأداء: عند ارتفاع درجات الحرارة، ينخفض ​​أداء خلايا البطارية. تزداد المقاومة الداخلية، مما يؤدي إلى فقدان الجهد وانخفاض كفاءة الطاقة.
• مخاطر السلامة: يُعدّ ارتفاع درجة الحرارة عامل خطر رئيسي لحدوث هروب حراري. ويمكن أن يؤدي فشل نظام التبريد إلى زيادة احتمالية حدوث ذلك بشكل كبير.
• الشيخوخة المتسارعة: تعمل درجات حرارة التشغيل العالية على تسريع عمليات التدهور الكيميائي في البطارية، مما يؤدي إلى تقصير عمرها الافتراضي.

إدارة البيانات وتكاملها: تحدي وفرة المعلومات

أظهر استطلاع Twaice أيضًا صعوبات في إدارة البيانات وتكاملها كأحد التحديات الكبيرة (34% من المشاركين). تُعدّ أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الحديثة أنظمة بالغة التعقيد تُولّد نطاقًا واسعًا من البيانات، بما في ذلك الفولتية والتيارات ودرجات الحرارة وحالات الشحن ورموز الأعطال وغيرها الكثير. ويُعدّ جمع هذه البيانات وتحليلها واستخدامها بفعالية أمرًا بالغ الأهمية لتحسين تشغيل أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات وتشخيص الأعطال والتنبؤ بعمرها الافتراضي.

تشمل تحديات إدارة البيانات وتكاملها ما يلي:

• حجم البيانات وتنوعها: قد يكون حجم البيانات الهائل الذي يولده نظام تخزين الطاقة بالبطاريات هائلاً. علاوة على ذلك، غالبًا ما تتوفر البيانات بتنسيقات مختلفة ومن مصادر متعددة.
• جودة البيانات: لا تتساوى جميع البيانات في الجودة. فأخطاء القياس، والتشويش، أو البيانات غير المكتملة قد تعقد التحليل وتؤدي إلى استنتاجات خاطئة.
• تكامل البيانات: غالبًا ما تتطلب بيانات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات دمجها في أنظمة إدارة الطاقة الحالية، أو أنظمة التحكم في الشبكة، أو المنصات السحابية. قد يكون هذا التكامل معقدًا ويتطلب واجهات وبروتوكولات موحدة.
• تحليل البيانات وتصويرها: لا تُعدّ البيانات الخام وحدها كافيةً للحصول على معلومات مفيدة. لذا، يلزم استخدام أدوات تحليل متقدمة وتقنيات تصوير البيانات لاستخلاص المعلومات ذات الصلة من البيانات وجعلها قابلة للاستخدام في عمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

تتمثل عواقب عدم كفاية إدارة البيانات وتكاملها فيما يلي:

• التشغيل غير الفعال: بدون تحليل شامل للبيانات، يصعب تحسين تشغيل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات، أو تكييف استراتيجيات الشحن والتفريغ، أو التفاعل مع التغيرات في الشبكة أو السوق.
• تأخر اكتشاف الأعطال: يمكن أن تمر مشاكل مثل اختلال توازن الخلايا، أو مشاكل التبريد، أو التدهور الأولي دون اكتشافها وتتفاقم بدون مراقبة وتحليل البيانات بشكل فعال.
• محدودية التنبؤ بعمر البطارية: يكاد يكون من المستحيل التنبؤ بدقة بعمر البطارية ومتطلبات صيانتها دون تحليل شامل للبيانات. وهذا يُعقّد التخطيط طويل الأجل وتحليل التكلفة والعائد.

إدارة التدهور وعمر البطارية: الساعة التي تدق للبطارية

من المشكلات المهمة الأخرى، والتي ذكرها 31% من المشاركين في الاستطلاع، تدهور أنظمة تخزين البطاريات وإدارة عمرها الافتراضي. فالبطاريات مكونات استهلاكية تتناقص سعتها وأداؤها بمرور الوقت. هذه العملية التدهورية حتمية، لكنها تتأثر بعوامل مختلفة، منها درجة حرارة التشغيل، ودورات الشحن والتفريغ، وحالة الشحن، ومعدلات التيار.

مناسب ل:

• أنظمة تخزين الطاقة التجارية للشركات: عوامل مهمة عند الشراء - عدد الدورات وغيرها من الأرقام الرئيسية التي يجب التركيز عليها

تشمل التحديات في مجال التدهور وإدارة دورة الحياة ما يلي:

• انخفاض السعة: تنخفض السعة القابلة للاستخدام للبطارية بمرور الوقت. يُعدّ هذا الانخفاض عملية طبيعية ناتجة عن تقادم البطارية بسبب التغيرات الكيميائية والفيزيائية التي تطرأ على خلاياها.
• انخفاض الأداء: بالإضافة إلى انخفاض السعة، قد ينخفض ​​أداء البطارية، خاصةً عند معدلات التيار العالية، بمرور الوقت. ويعود ذلك إلى زيادة المقاومة الداخلية للخلايا.
• توقع عمر البطارية: يُعدّ توقع عمر البطارية بدقة أمرًا معقدًا ويعتمد على عوامل عديدة. غالبًا ما تكون مواصفات الشركة المصنعة مجرد تقديرات وقد تختلف في الواقع.
• تحسين العمر الافتراضي: يواجه مشغلو أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات تحدي تصميم تشغيل أنظمتهم لزيادة العمر الافتراضي إلى أقصى حد دون المساس بالكفاءة الاقتصادية وتلبية متطلبات النظام.

تتمثل عواقب عدم كفاية إدارة التدهور ودورة حياة المنتج فيما يلي:

• انخفاض عمر الخدمة: يؤدي التدهور الأسرع إلى تقصير عمر تخزين البطارية وزيادة تكاليف الاستبدال.
• الخسائر الاقتصادية: يؤدي فقدان القدرة وانخفاض الأداء إلى تقليل الإيرادات من تشغيل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات، حيث يمكن تخزين وتوفير طاقة أقل.
• عدم اليقين في التخطيط طويل الأجل: إن عدم دقة التنبؤ بالعمر الافتراضي يجعل التخطيط طويل الأجل للصيانة والاستبدال والاستثمارات في أنظمة تخزين البطاريات الجديدة أكثر صعوبة.

استراتيجيات للحد من التدهور وإطالة عمر الخدمة

في ضوء هذه التحديات، من الضروري تطبيق استراتيجيات وتدابير تُبطئ من تدهور أنظمة تخزين البطاريات وتُطيل عمرها الافتراضي. ويمكن تقسيم هذه الاستراتيجيات إلى عدة مجالات:

إدارة الشحن الذكية: شحن لطيف لعمر خدمة طويل

تُعدّ إدارة الشحن الذكية عاملاً أساسياً في الحدّ من تدهور البطارية. ويشمل ذلك تصميم عملية الشحن بطريقة تُعرّض البطارية لأقل قدر ممكن من الإجهاد وتعمل في ظروف مثالية.

حالة الشحن المثلى: يُنصح بالحفاظ على حالة شحن البطارية ضمن نطاق معتدل، عادةً ما بين 20% و80%. تُؤدي حالات الشحن القصوى، سواءً الشحن الكامل (100%) أو التفريغ العميق (قريب من 0%)، إلى إجهاد البطارية وتسريع تدهورها. يُساهم تجنب هذه الحالات القصوى بشكل كبير في إطالة عمر البطارية. يُشار إلى هذا النطاق غالبًا باسم "النقطة المثلى" لتحسين عمر البطارية.

تجنب الحالات القصوى: يُعدّ تجنب الشحن الكامل والتفريغ العميق باستمرار جانبًا أساسيًا من جوانب إدارة الشحن الذكية. ويمكن تطبيق استراتيجيات مثل تحديد الحد الأقصى لحالة الشحن ووضع حد أقصى لعمق التفريغ لتجنب هذه الحالات القصوى.

انخفاض سرعة الشحن: قد يُرهق الشحن السريع، خاصةً عند مستويات الشحن العالية، البطارية أكثر من الشحن البطيء. يُعدّ الشحن بالتيار المتردد (AC) عمومًا ألطف على البطارية من الشحن السريع بالتيار المستمر (DC). في التطبيقات التي لا يُعدّ فيها وقت الشحن عاملاً حاسمًا، يُمكن أن يُؤثر انخفاض سرعة الشحن إيجابًا على عمر البطارية. غالبًا ما تُتيح أنظمة الشحن الحديثة خيار تنظيم سرعة الشحن وتكييفها مع الاحتياجات الخاصة.

إدارة درجة الحرارة: رؤوس تبريد لضمان عمر خدمة طويل

كما ذكرنا سابقاً، تُعدّ درجة حرارة التشغيل عاملاً حاسماً في تدهور البطارية. لذا، فإنّ إدارة درجة الحرارة بفعالية أمرٌ ضروري للحفاظ على البطارية ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل.

نطاق درجة الحرارة الأمثل: يتراوح نطاق درجة الحرارة الأمثل لبطاريات الليثيوم أيون عادةً بين 15 درجة مئوية و35 درجة مئوية. ويؤدي الحفاظ على هذا النطاق إلى تقليل معدل التدهور وزيادة العمر الافتراضي.

تجنب درجات الحرارة القصوى: تُعدّ درجات الحرارة المرتفعة جدًا والمنخفضة جدًا ضارة بالبطاريات. يجب تجنب الشحن في درجات حرارة أقل من 10 درجات مئوية، لأن ذلك قد يؤدي إلى ترسب الليثيوم وفقدان السعة. كما أن التخزين في درجات حرارة أعلى من 40 درجة مئوية يُسرّع من تدهور البطارية.

التبريد النشط: تتطلب العديد من تطبيقات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات تبريدًا نشطًا لتنظيم درجة حرارة تشغيل البطارية، خاصةً في ظل متطلبات الطاقة العالية أو في المناخات الدافئة. تتوفر تقنيات تبريد متنوعة، تشمل التبريد الهوائي، والتبريد السائل، ومواد تغيير الطور. يعتمد اختيار تقنية التبريد المناسبة على متطلبات التطبيق المحددة والظروف البيئية.

تحسين الاستخدام: استراتيجيات تشغيل لطيفة لتحقيق أقصى عمر افتراضي

تؤثر طريقة استخدام نظام تخزين البطاريات بشكل كبير على عمره الافتراضي. ويمكن لاستراتيجية الاستخدام الأمثل أن تقلل من التدهور وتطيل عمره.

تحديد عمق التفريغ: يُعرّض التفريغ العميق المتكرر البطارية لضغط أكبر من التفريغ السطحي. لذا، فإنّ تحديد عمق التفريغ، على سبيل المثال إلى 80% من عمق التفريغ، يُمكن أن يزيد بشكل ملحوظ من عدد دورات الشحن. وغالبًا ما تُقدّم الشركات المصنّعة توصيات بشأن الحد الأقصى لعمق التفريغ لبطارياتها.

الحد من التفريغ عالي التيار: تؤدي الأحمال عالية التيار، سواء أثناء الشحن أو التفريغ، إلى زيادة سخونة البطارية وإجهاد خلاياها. يمكن للحد من التفريغ عالي التيار تقليل التدهور وإطالة عمر البطارية. في العديد من التطبيقات، من الممكن تعديل استراتيجية التشغيل بحيث يتم تغطية الأحمال القصوى بواسطة تخزين البطارية، بينما يتم تشغيل الحمل الأساسي بمعدلات تيار أقل.

إدارة دورات الشحن والتفريغ: يُعدّ عدد دورات الشحن والتفريغ عاملاً أساسياً في عمر البطارية. ويمكن إطالة عمر البطارية من خلال الحدّ من دورات الشحن اليومية، على سبيل المثال عبر إدارة ذكية للتخزين. في بعض التطبيقات، يُمكن استخدام التخزين بشكل أساسي لفترات زمنية أو أحداث محددة، وبالتالي تقليل عدد دورات الشحن والتفريغ يومياً.

تقنيات وحلول برمجية متطورة: ذكاءٌ لعمرٍ طويل

تلعب التقنيات الحديثة وحلول البرمجيات دورًا حاسمًا في تحسين تشغيل أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات وإطالة عمرها الافتراضي.

أنظمة إدارة البطاريات (BMS): تُعدّ أنظمة إدارة البطاريات الحديثة أنظمة تحكم متطورة تراقب حالة البطارية وتُحسّنها في الوقت الفعلي. وهي تُسجّل مجموعة متنوعة من المعايير، مثل جهد الخلايا ودرجة حرارتها والتيارات الكهربائية وحالات الشحن. وبناءً على هذه البيانات، يُمكنها التحكم في عملية الشحن والتفريغ، ومعالجة اختلالات الخلايا، وتنظيم التبريد، واكتشاف الأعطال. وتتميز أنظمة إدارة البطاريات المتقدمة بخوارزميات للتنبؤ بعمر البطارية وتعديل استراتيجية التشغيل بشكل تكيفي وفقًا لحالة البطارية.

منصات التحليل: تُمكّن منصات التحليل السحابية من جمع وتحليل بيانات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات من مختلف الأنظمة بشكل مركزي. وتوفر هذه المنصات وظائف المراقبة الآنية، وتحليل الاتجاهات، وتشخيص الأعطال، والصيانة التنبؤية. وبفضل الاستفادة من تحليلات البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي، تستطيع هذه المنصات تقديم رؤى قيّمة حول صحة البطاريات وأدائها، مما يُسهم في تحسين التشغيل وإطالة عمرها.

تحديثات البرامج الدورية: يتم تطوير برامج العواكس وأنظمة إدارة الطاقة وأنظمة إدارة المباني وتحسينها باستمرار. تضمن هذه التحديثات تشغيل الأنظمة بأحدث الخوارزميات والوظائف، ومواءمتها المثلى مع المتطلبات والرؤى الحالية.

الصيانة والعناية: فحوصات دورية لضمان الأداء الأمثل على المدى الطويل

بالإضافة إلى التدابير التكنولوجية، تعتبر الصيانة والرعاية المنتظمة ضرورية للأداء طويل الأمد وعمر أنظمة تخزين البطاريات.

الفحوصات الدورية: ينبغي إجراء عمليات فحص روتينية للكشف المبكر عن التآكل أو التلف أو أي خلل. ويشمل ذلك فحص الوصلات والكابلات ومكونات التبريد والهياكل، وقياس جهد الخلايا ودرجات حرارتها.

بيئة نظيفة: من المهم توفير مكان نظيف وجاف لمنع التآكل والتلوث. يجب تنظيف البطارية بانتظام لإزالة الغبار والأوساخ. ينبغي استخدام الأدوات ومواد التنظيف المناسبة لتجنب التلف.

الأساليب المبتكرة: ما وراء العمليات القياسية

بالإضافة إلى الاستراتيجيات الراسخة، هناك أيضًا مناهج مبتكرة يمكن أن تلعب دورًا أكبر في إطالة عمر أنظمة تخزين البطاريات في المستقبل.

الشحن والتفريغ ضمن النطاق الأمثل ("مُحسِّن التقادم الجذري"): تشير بعض الدراسات إلى أن الشحن والتفريغ ضمن نطاق ضيق جدًا لحالة الشحن (SoC)، على سبيل المثال بين 15% و50% من حالة الشحن، يمكن أن يُطيل عمر البطارية بشكل ملحوظ في تطبيقات معينة. تهدف هذه الاستراتيجية، المعروفة باسم "مُحسِّن التقادم الجذري"، إلى تشغيل البطارية بشكل أساسي ضمن النطاق الذي يكون فيه معدل التدهور في أدنى مستوياته.

توسيع السعة: في بعض الحالات، قد يكون من المجدي اقتصاديًا توسيع السعة الإجمالية لنظام تخزين البطاريات، سواءً فعليًا أو افتراضيًا، بمرور الوقت. ويمكن تحقيق ذلك باستبدال وحدات فردية أو بإضافة سعة تخزين إضافية. أما توسيع السعة الافتراضي، فيمكن تحقيقه من خلال إدارة ذكية لاستخدام التخزين، على سبيل المثال، بتقليل عمق التفريغ وتعديل السعة المتاحة وفقًا للطلب الحالي.

إدارة الضمانات والعقود: الحماية والربحية على المدى الطويل

تُعدّ إدارة الضمانات والعقود ذات أهمية بالغة لنجاح أنظمة تخزين البطاريات اقتصادياً وضمان استقرارها على المدى الطويل. فأنظمة تخزين البطاريات استثمارات طويلة الأجل، والضمانات الشاملة ضرورية لتقليل مخاطر الاستثمار.

أهمية الضمان: أمان طويل الأجل للاستثمارات

يوفر الضمان الشامل لأنظمة تخزين البطاريات أشكالاً مختلفة من الحماية:

• أمان طويل الأمد: تُصمَّم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات عادةً لتدوم عشر سنوات أو أكثر. ويُوفِّر الضمان الذي يُغطي هذه الفترة أمانًا طويل الأمد للاستثمار. وتُعدّ فترات الضمان التي تمتد لعشر سنوات شائعة في صناعة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، وفي بعض الحالات، تُقدَّم فترات ضمان أطول.
• ضمان الأداء: يضمن ضمان الأداء احتفاظ البطارية بسعة دنيا محددة خلال فترة زمنية معينة. يُعد هذا الضمان أساسيًا لجدوى النظام الاقتصادية، إذ يضمن تقديم الأداء المتوقع طوال عمر البطارية. عادةً، يضمن المصنّعون الاحتفاظ بنسبة 70% أو 80% من السعة بعد عدد معين من السنوات أو دورات الشحن والتفريغ.
• ضمان المنتج: يغطي ضمان المنتج عيوب المواد والتصنيع. وهو يحمي من الأعطال المبكرة الناتجة عن عيوب الإنتاج، ويضمن الحق في إصلاح أو استبدال المكونات المعيبة.

إدارة العقود وشروط الضمان: تكمن المشكلة في التفاصيل

• غالبًا ما تكون شروط الضمان لأنظمة تخزين البطاريات معقدة ومخصصة لكل حالة على حدة. لذا، فإن الإدارة الدقيقة للعقود ضرورية للحفاظ على نظرة شاملة وضمان إمكانية تقديم مطالبات الضمان عند الحاجة.
• تعقيد الشروط والأحكام: قد تكون اتفاقيات الضمان لأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) شاملة ومفصلة. وغالبًا ما تتضمن بنودًا وشروطًا محددة يجب مراجعتها وفهمها بدقة. يُنصح باستشارة محامٍ عند مراجعة العقد للتأكد من أن الشروط والأحكام معقولة وواضحة.
• الالتزام بحدود التشغيل: تخضع الضمانات عمومًا للالتزام بحدود تشغيل محددة. قد تتعلق هذه الحدود بدرجة الحرارة، أو حالة الشحن، أو معدلات التيار، أو غيرها من معايير التشغيل. لذا، فإن المراقبة المستمرة لبيانات التشغيل ضرورية لضمان الامتثال لشروط الضمان.
• التوثيق: يُعدّ التوثيق الدقيق لبيانات التشغيل وأعمال الصيانة والأعطال شرطًا أساسيًا لتقديم مطالبات الضمان. من المهم تسجيل جميع البيانات ذات الصلة وأرشفتها بشكل منهجي لتقديمها كدليل عند الحاجة.

التأثير على العمليات: شروط الضمان كدليل إرشادي

تؤثر شروط الضمان بشكل مباشر على استراتيجية التشغيل وتخطيط الصيانة لأنظمة تخزين البطاريات.

• تحسين استراتيجية التشغيل: غالبًا ما تحدد شروط الضمان نطاقات التشغيل التي يُسمح للنظام بالعمل ضمنها لتجنب المساس بالضمان. لذا، يجب تحسين استراتيجية التشغيل لتلبية متطلبات النظام وشروط الضمان على حد سواء. قد يعني هذا، على سبيل المثال، الحد من نطاق حالة الشحن أو تجنب التفريغ بتيار عالٍ.
• تخطيط الصيانة: تُعدّ الصيانة الدورية والفحوصات المنتظمة شرطًا أساسيًا للحفاظ على الضمان. لذا، يجب تصميم خطة الصيانة لضمان الالتزام بفترات وإجراءات الصيانة المطلوبة. وقد يشمل ذلك إجراء فحوصات بصرية، وقياس معايير الخلايا، أو استبدال الأجزاء التالفة.

الجوانب المالية: توفير التكاليف وأمن التخطيط

تترتب على الإدارة الفعالة للضمانات والعقود آثار مالية كبيرة على عمليات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

توفير التكاليف: يمكن للضمان الساري أن يوفر مبالغ كبيرة على الإصلاحات أو استبدال المكونات. في حالة وجود عيب أو عطل غير متوقع، قد يغطي الضمان تكلفة الإصلاح أو الاستبدال.

ضمان أمن التخطيط: تُمكّن شروط الضمان الواضحة من التخطيط المالي الأمثل طوال عمر النظام. كما يُتيح فهم شروط الضمان للمشغلين تقدير تكاليف التشغيل طويلة الأجل بشكل أفضل وتقليل المخاطر المالية.

الدعم التقني: برامج إدارة الضمان

كما يمكن للتقنيات الحديثة وحلول البرمجيات أن تقدم دعماً قيماً في مجال إدارة الضمانات والعقود.

أدوات المراقبة: يمكن لبرامج متخصصة أتمتة مراقبة شروط الضمان ومعايير التشغيل. وتستطيع هذه الأدوات مراقبة الالتزام بحدود التشغيل، وتتبع فترات الصيانة، وإصدار التنبيهات عند الضرورة.

الصيانة التنبؤية: تُتيح منصات التحليل وأنظمة الصيانة التنبؤية تحديد المشكلات المحتملة مبكرًا، مما يُسهم في ضمان صحة مطالبات الضمان. فمن خلال تحليل البيانات التشغيلية، تستطيع هذه الأنظمة رصد أي خلل أو عيب في مراحله الأولى قبل أن يؤدي إلى عطل. وهذا بدوره يُتيح اتخاذ إجراءات الصيانة في الوقت المناسب، ويُعزز صحة مطالبات الضمان.

نهج شامل لتشغيل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات بنجاح

أظهر استطلاع "خبراء أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات" الذي أجرته شركة توايس بوضوح أن تشغيل هذه الأنظمة يواجه تحديات كبيرة. فالمشاكل التقنية، وعدم توازن الخلايا، ومشاكل التبريد، وإدارة البيانات، والتدهور، ليست سوى بعض المجالات التي تتطلب تحسينًا. ويتطلب التغلب على هذه التحديات وإطلاق الإمكانات الكاملة لتخزين الطاقة بالبطاريات اتباع نهج شامل يتضمن الابتكار التكنولوجي، واستراتيجيات التشغيل المُحسّنة، والإدارة الدقيقة للصيانة، والإدارة الفعّالة للضمانات والعقود. ومن خلال التطبيق المستمر لهذه الإجراءات فقط، يمكن لقطاع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات تحقيق كامل إمكاناته والمساهمة بشكل كبير في التحول الطاقي. ويعتمد مستقبل تخزين الطاقة بشكل كبير على نجاح التحسين المستمر لموثوقية وكفاءة وعمر أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

من خلال مخطط النظام الشمسي سهل الاستخدام، يمكنك تخطيط نظامك الشمسي الفردي عبر الإنترنت. سواء كنت بحاجة إلى نظام شمسي لمنزلك أو عملك أو لأغراض زراعية، فإن مخططنا يوفر لك الفرصة لأخذ متطلباتك المحددة في الاعتبار وتطوير حل مصمم خصيصًا.

عملية التخطيط بسيطة وبديهية. يمكنك ببساطة إدخال المعلومات ذات الصلة. يأخذ مخططنا هذه المعلومات في الاعتبار وينشئ نظامًا شمسيًا مصممًا خصيصًا يلبي احتياجاتك. يمكنك تجربة خيارات وتكوينات مختلفة للعثور على النظام الشمسي الأمثل لتطبيقك.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك حفظ خطتك لمراجعتها لاحقًا أو مشاركتها مع الآخرين. فريق خدمة العملاء لدينا متاح أيضًا للإجابة على أسئلتك وتقديم الدعم لضمان تخطيط نظامك الشمسي على النحو الأمثل.

استخدم مخطط النظام الشمسي الخاص بنا لتخطيط نظامك الشمسي الفردي للتطبيقات الأكثر شيوعًا وتعزيز الانتقال إلى الطاقة النظيفة. ابدأ الآن واتخذ خطوة مهمة نحو الاستدامة واستقلال الطاقة!

مخطط النظام الشمسي للتطبيقات الأكثر شيوعًا: قم بتخطيط النظام الشمسي عبر الإنترنت هنا - الصورة: Xpert.Digital

المزيد عنها هنا:

• مخطط النظام الشمسي

☑️ دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة في الإستراتيجية والاستشارات والتخطيط والتنفيذ

☑️ إنشاء أو إعادة تنظيم الإستراتيجية الرقمية والرقمنة

☑️ توسيع عمليات البيع الدولية وتحسينها

☑️ منصات التداول العالمية والرقمية B2B

☑️ رائدة في تطوير الأعمال

Konrad Wolfenstein

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) .

إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

تعد Xpert.Digital مركزًا للصناعة مع التركيز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

من خلال حل تطوير الأعمال الشامل الذي نقدمه، فإننا ندعم الشركات المعروفة بدءًا من الأعمال الجديدة وحتى خدمات ما بعد البيع.

تعد معلومات السوق والتسويق وأتمتة التسويق وتطوير المحتوى والعلاقات العامة والحملات البريدية ووسائل التواصل الاجتماعي المخصصة ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنك معرفة المزيد على: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus