تخزين البطاريات الشمسية للشركات: خفض تكاليف الكهرباء والاعتماد على الشبكة

لم تعد الكهرباء مجرد تكلفة تشغيلية أخرى للشركات بعد الآن، بل أصبحت لها قيمة أعلى من تكلفة الطاقة من حيث تأثيرها على جداول الإنتاج وهامش التشغيل وكفاءة المعدات في المصانع أو على الاستثمار في الصناعات على مدى فترة طويلة من الزمن. قد يكون لدى مصنع الإنتاج ذروة الطلب خلال ساعات عمله بينما تتوقع المرافق الفندقية إمدادًا ثابتًا بالطاقة حتى بعد انتهاء إنتاج الطاقة الشمسية. وبالتالي، فإن توقيت استخدام الكهرباء لا يقل أهمية عن حجمه.

لذلك،نظام تخزين طاقة البطارية التجاريةيسمح للشركات بتخزين الكهرباء لاستخدامها لاحقًا. عندما تقوم المنشأة بتوليد الطاقة خلال النهار، يمكن الاستفادة من الكهرباء عندما يرتفع الطلب عليها مما يؤدي إلى عمليات شراء أصغر من الشبكة واستخدام أفضل لإنتاج الطاقة الشمسية.

يعتمد العائد على مستوى الاستثمار بشكل كبير على نوع المؤسسة وتكلفة الكهرباء واستخدام الطاقة. يمكن شراء بطارية مثبتة في شركة دون أي حساب لاستخدام الكهرباء. ومع ذلك، إذا تم تصميم النظام وفقًا لأنماط الاستهلاك، فقد يكون مفيدًا للشركة.

ما هو تخزين البطاريات الشمسية التجارية وكيف يعمل؟

يجمع تخزين البطاريات الشمسية التجارية بين الألواح الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطاريات ومعدات تحويل الطاقة وأنظمة التحكم لإدارة الكهرباء في منشأة الأعمال. فبدلاً من الاعتماد بشكل كامل على الكهرباء عند توليدها أو شرائها، يمكن للشركة تخزين الطاقة واستخدامها في وقت أكثر ملاءمة.

تخدم هذه الأنظمة مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من مباني المكاتب وعقارات البيع بالتجزئة وحتى المستودعات والفنادق ومصانع التصنيع. ويعتمد حجمها وتكوينها على كمية الكهرباء التي تستهلكها المنشأة، ومتى تستهلكها، وما إذا كانت هناك حاجة إلى طاقة احتياطية.

آليات أنظمة تخزين طاقة البطارية Solar Plus (BESS)

تدير منشأة تخزين الطاقة الشمسية ثلاثة تدفقات رئيسية للطاقة: الكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية، والكهرباء المخزنة في البطارية، والكهرباء التي تستهلكها المنشأة أو التي توفرها الشبكة.

خلال ساعات النهار، تقوم الألواح الشمسية بتوليد كهرباء التيار المباشر (DC). تجعل معدات تحويل الطاقة هذه الكهرباء متاحة لأحمال الأعمال وشحن البطارية. عندما يتجاوز إنتاج الطاقة الشمسية الاستهلاك الفوري، يمكن لنظام التحكم توجيه الفائض إلى البطارية.

في وقت لاحق من اليوم، يتم تفريغ البطارية لدعم المنشأة. اعتمادًا على إعدادات النظام، قد يحدث هذا عندما ينخفض ​​توليد الطاقة الشمسية، أو ترتفع أسعار الكهرباء، أو يقترب الطلب من ذروة مكلفة، أو تصبح الشبكة غير متوفرة.

يقوم نظام إدارة الطاقة (EMS) بتنسيق هذه العمليات. ويمكنه استخدام بيانات الاستهلاك، وتعريفات الكهرباء، والتنبؤات الشمسية، ومستويات شحن البطارية لتحديد متى يكون تخزين الطاقة أو إطلاقها هو الأكثر منطقية.

لنأخذ على سبيل المثال مستودعًا يولد كمية من الكهرباء الشمسية عند الظهر أكثر مما يحتاجه ولكنه يستخدم طاقة كبيرة أثناء العمليات المسائية. إن تخزين جزء من فائض منتصف النهار يسمح للشركة باستخدام المزيد من الكهرباء المتجددة الخاصة بها بعد غروب الشمس، بدلا من شراء نفس الكمية من الشبكة.

وتعتمد النتيجة على سعة البطارية، وقوة العاكس، وكفاءة النظام، والعلاقة بين توليد الطاقة الشمسية والطلب على الكهرباء. يكون التخزين مفيدًا للغاية عندما تتمكن الطاقة المتاحة في وقت ما من تعويض حمل أكثر تكلفة أو مهم من الناحية التشغيلية لاحقًا.

التغلب على القيود المفروضة على الطاقة الشمسية التجارية المستقلة

تعمل الألواح الشمسية على تقليل مشتريات الكهرباء عند توليد الطاقة، ولكن جدول إنتاجها لا يتطابق دائمًا مع ساعات عمل الشركة.

قد يقوم المصنع بتشغيل خطوط الإنتاج في المساء. قد يشهد الفندق أعلى طلب له بعد غروب الشمس. قد تحتاج منشأة التخزين البارد إلى التبريد على مدار الساعة. في هذه المواقف، قد يؤدي تركيب الطاقة الشمسية فقط إلى قيام الشركة بشراء كميات كبيرة من كهرباء الشبكة حتى عندما تنتج ألواحها فائضًا صحيًا في وقت مبكر من اليوم.

يعالج تخزين البطاريات التجارية هذا عدم التطابق عن طريق نقل بعض الطاقة المتاحة من فترة إلى أخرى.

• ويمكن تخزين الفائض من توليد الطاقة الشمسية خلال النهار لاستخدامه لاحقا.
• يمكن توفير الاستهلاك المسائي جزئيًا بواسطة البطارية.
• يمكن أن يؤدي تفريغ البطارية إلى تقليل الطلب على الشبكة خلال فترات الذروة المحددة.
• يمكن للنظام الذي تم تكوينه بشكل مناسب توفير الأحمال المخصصة أثناء انقطاع الشبكة.
• يمكن للشركات زيادة الاستهلاك الذاتي من الطاقة الشمسية عندما يكون تصدير فائض الكهرباء ذا قيمة مالية محدودة.

التخزين لا يلغي كل القيود المفروضة على الطاقة الشمسية. تتمتع البطاريات بسعة محدودة، وتفقد بعض الطاقة أثناء الشحن والتفريغ، ولا يمكنها توفير أحمال تتجاوز تصنيف الطاقة الخاص بها. قد تتطلب فترات الانقطاع الممتدة أو فترات طويلة من ضعف إنتاج الطاقة الشمسية شبكة كهرباء أو مصدرًا آخر للطاقة.

المكونات الرئيسية لحلول تخزين الطاقة التجارية

يعتمد نظام تخزين طاقة البطارية التجاري (BESS) على عدة مكونات للعمل بأمان وكفاءة.

• وحدات البطارية:تخزين الكهرباء لاستخدامها لاحقا. يعد فوسفات حديد الليثيوم (LFP) خيارًا شائعًا للتخزين الثابت بسبب ثباته الحراري وخصائص دورة الحياة.
• نظام إدارة البطارية (BMS):يراقب جهد الخلية ودرجة الحرارة والتيار وحالة الشحن للمساعدة في إبقاء البطارية ضمن حدود التشغيل المسموح بها.
• نظام تحويل الطاقة (PCS):يتحكم في تحويل الكهرباء بين التيار المتردد والتيار المستمر وإدارة الشحن والتفريغ.
• العاكس للطاقة الشمسية:يحول الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية إلى شكل مناسب للنظام الكهربائي للمنشأة.
• نظام إدارة الطاقة (EMS):- تنسيق توليد الطاقة الشمسية وتشغيل البطارية واستهلاك الكهرباء حسب متطلبات الموقع.
• معدات الحماية والسلامة:يشمل العزل الكهربائي، وحماية الدائرة، والمراقبة، وأي أحكام مطلوبة للكشف عن الحرائق أو إخمادها.

قد تتطلب المرافق التي تحتاج إلى طاقة احتياطية أيضًا أدوات تحكم في الجزر، ومعدات نقل، وعاكسًا قادرًا على العمل بشكل مستقل عن شبكة المرافق. وينبغي تضمين هذه الميزات في التصميم الأصلي بدلاً من افتراض أنها متاحة مع كل نظام شمسي متصل بالشبكة.

كيف يقلل تخزين البطاريات الشمسية من تكاليف الكهرباء في الأعمال

تأتي الحالة المالية لتخزين البطاريات الشمسية التجارية من التغيير عند شراء الكهرباء ومقدار طاقة الشبكة التي تحتاجها المنشأة. اعتمادًا على قواعد التعريفة المحلية، قد تقلل البطارية من رسوم الطلب، أو تحول الاستهلاك بعيدًا عن الفترات الباهظة الثمن، أو تزيد من قيمة توليد الطاقة الشمسية في الموقع.

هذه المدخرات ليست هي نفسها بالنسبة لكل الأعمال التجارية. قبل اختيار المعدات، يجب على الشركات فحص فواتير الخدمات الفعلية الخاصة بها وتحديد الشحنات التي يمكن للبطارية تقليلها بشكل واقعي.

حلاقة الذروة وخفض رسوم الطلب

تتضمن بعض تعريفات الكهرباء التجارية رسوم الطلب بناءً على أعلى مستوى من الطاقة المسحوبة خلال فترة الفاتورة. على عكس رسوم الطاقة، والتي يتم حسابها بشكل عام باستخدام كيلووات/ساعة (كيلووات ساعة)، ترتبط رسوم الطلب بالطاقة المقاسة بالكيلووات (كيلووات).

وبالتالي فإن فترة قصيرة من الاستهلاك المرتفع بشكل غير عادي يمكن أن تؤثر على فاتورة الكهرباء لمدة شهر كامل.

تستخدم عملية قطع الذروة طاقة البطارية لتقليل كمية الكهرباء المسحوبة من الشبكة عندما يقترب طلب المنشأة من الذروة المكلفة. على سبيل المثال، إذا كان المصنع يسحب عادةً 500 كيلووات وتزود البطارية 100 كيلووات خلال ذروة الطلب، فقد ينخفض ​​الطلب على الشبكة إلى حوالي 400 كيلووات، بشرط أن يكون للبطارية خرج كافٍ وأن تظل الأحمال الأخرى للمنشأة دون تغيير.

تعتمد المدخرات الناتجة على قواعد قياس الطلب الخاصة بالمرافق. قد يكون للتخفيض في ذروة واحدة قيمة قليلة إذا حددت فترة أخرى الحد الأقصى الشهري. ولذلك يجب أن تستهدف عناصر التحكم في البطارية الفواصل الزمنية التي تحدد الشحن فعليًا.

يجب على الشركات مراجعة العوامل التالية قبل تقدير وفورات رسوم الطلب:

• معدل رسوم الطلب وطريقة الفوترة.
• توقيت وتكرار ومدة ذروة الطلب.
• طاقة التفريغ والطاقة المتاحة للبطارية.
• طول الفترة الفاصلة لقياس الطلب على المرافق.
• ما إذا كانت هناك قمم متعددة تحدث في أيام أو نوبات مختلفة.

بالنسبة للمنشآت التي تشهد ارتفاعات متوقعة في الطلب، يمكن أن تكون تخفيضات الذروة مصدرًا مهمًا للقيمة. يجب أن يكون حجم النظام حول تلك القمم بدلاً من اختياره فقط على أساس إجمالي سعة البطارية.

وقت الاستخدام (TOU) تحويل الأحمال وتحكيم الطاقة

غالبًا ما تختلف أسعار الكهرباء على مدار اليوم. بموجب تعريفة وقت الاستخدام (TOU)، قد تدفع الشركة أكثر خلال فترات الطلب المرتفع وأقل خلال ساعات خارج الذروة.

يسمح تخزين البطارية بنقل بعض استهلاك الكهرباء بين هذه الفترات. يمكن شحن البطارية باستخدام كهرباء منخفضة التكلفة أو توليد فائض من الطاقة الشمسية، ثم تفريغها عندما ترتفع أسعار الكهرباء.

تُسمى هذه الممارسة عادةً بتحويل الحمل أو موازنة الطاقة. وتعتمد ربحيتها على فرق السعر بين فترات الشحن والتفريغ، وكفاءة البطارية ذهابًا وإيابًا، وأي تكاليف تشغيل مرتبطة بها.

على سبيل المثال، قد تستقبل البطارية 100 كيلووات في الساعة أثناء الشحن ولكنها لا توفر سوى 90 كيلووات في الساعة لاحقًا إذا كانت كفاءتها ذهابًا وإيابًا 90%. يجب أن تكون قيمة الكهرباء المسلمة كافية لتغطية تكلفة الشحن والطاقة المفقودة أثناء التشغيل.

بالنسبة للبطاريات المشحونة بالطاقة الشمسية، يجب أن يأخذ التحليل أيضًا في الاعتبار ما كان من الممكن أن تكسبه الشركة من خلال تصدير نفس الكهرباء أو مقدار القيمة التي كانت ستحصل عليها من خلال استخدامها مباشرة.

تختلف معدلات TOU حسب المنفعة وقد تتغير بمرور الوقت. يجب على الشركات أن تضع نموذجًا لتعريفتها الفعلية بدلاً من افتراض أن الشحن ليلاً والتفريغ أثناء النهار سيولد دائمًا وفورات.

تعظيم الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية في الموقع

يقيس الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية مقدار توليد الطاقة الشمسية للمنشأة الذي يتم استخدامه في الموقع بدلاً من تصديره إلى الشبكة.

بدون تخزين، قد تقوم الشركة بتصدير فائض الكهرباء خلال الفترات المشمسة وشراء الكهرباء مرة أخرى في المساء. إذا كانت مدفوعات التصدير أقل من سعر التجزئة للكهرباء، فإن هذا الترتيب يمكن أن يترك بعض الوفورات المحتملة غير محققة.

وتساعد البطارية على سد هذه الفجوة. يقوم بتخزين بعض الطاقة الشمسية الفائضة ويجعلها متاحة عندما تحتاج المنشأة إلى الطاقة ولكن إنتاج الطاقة الشمسية منخفض.

يمكن أن يكون هذا مفيدًا للفنادق التي لديها أحمال تكييف هواء مسائية، والمستودعات التي تعمل بعد غروب الشمس، والمصانع التي تعمل بنوبات عمل متعددة، والمباني التجارية ذات الاستهلاك الكبير في وقت متأخر من اليوم.

ومع ذلك، فإن تعظيم الاستهلاك الذاتي لا يعني دائمًا تعظيم العوائد المالية. قد تستفيد الأعمال التجارية بشكل أكبر من تصدير بعض الكهرباء الشمسية، أو الحفاظ على سعة البطارية لذروات الطلب، أو الاحتفاظ بالطاقة للطاقة الاحتياطية. تعتمد أفضل استراتيجية تشغيل على التعريفة وأولويات الشركة.

تعزيز استقلال الطاقة ومرونة الأعمال

يمكن أن يكون لانقطاع الكهرباء عواقب تتجاوز تكلفة الطاقة غير المستخدمة. قد يتوقف الإنتاج، وقد يتعرض التبريد للخطر، وقد تنقطع خدمات العملاء، وقد يلزم إعادة تشغيل المعدات.

يوفر تخزين البطاريات التجارية للشركات طريقة أخرى لإدارة هذه المخاطر. وتعتمد قيمته على الأحمال التي تتم حمايتها، ومدة الانقطاع، وما إذا كان النظام قد تم تصميمه للعمل بأمان بدون الشبكة.

قوة احتياطية سلسة وحماية من انقطاع التيار الكهربائي

يمكن لنظام البطارية المجهز بقدرات النسخ الاحتياطي والجزيرة المناسبة الاستمرار في توفير الأحمال المخصصة عند انقطاع طاقة المرافق. يقوم النظام بعزل تلك الأحمال عن الشبكة ويعتمد على الطاقة المخزنة. إذا كان التثبيت يدعم التشغيل بالطاقة الشمسية أثناء انقطاع التيار، فقد تقوم الألواح أيضًا بإعادة شحن البطارية عند توفر ضوء الشمس.

اعتمادًا على التصميم، قد تشمل الأحمال الاحتياطية معدات الاتصالات، وأنظمة الأمان، وإضاءة الطوارئ، والتبريد، وآلات الإنتاج المختارة، والمضخات أو أدوات التحكم الأساسية.

يحدد تصنيف طاقة البطارية الأحمال التي يمكن أن تعمل في وقت واحد. تحدد سعة الطاقة القابلة للاستخدام المدة التي يمكن توفيرها فيها.

على سبيل المثال، يمكن لنظام يحتوي على 200 كيلووات في الساعة من الطاقة القابلة للاستخدام نظريًا أن يوفر حملًا ثابتًا قدره 50 كيلووات لمدة أربع ساعات. سيعتمد وقت التشغيل الفعلي على خسائر التحويل والاستهلاك الإضافي واحتياطيات التشغيل والتغيرات في الطلب.

يجب على الشركات أيضًا التحقق من متطلبات بدء التشغيل للمحركات والضواغط والمعدات الأخرى. قد يتطلب الحمل الذي يستهلك طاقة قليلة نسبيًا أثناء التشغيل العادي خرج طاقة أعلى بكثير عند البدء.

لا توفر كل تركيبات الطاقة الشمسية طاقة احتياطية تلقائيًا. يتم إيقاف تشغيل العاكسات التقليدية المرتبطة بالشبكة عمومًا عند فشل الشبكة ما لم يتم تصميم النظام للعمل في وضع الجزيرة. قد تحتاج المرافق التي لا تتحمل حتى انقطاعًا قصيرًا إلى UPS أو معدات أخرى لسد فترة النقل.

التخفيف من المخاطر الناجمة عن تقلب أسعار المرافق

يمكن أن تتغير أسعار الكهرباء مع تكاليف الوقود، وازدحام الشبكة، وظروف السوق، وتعديلات تعريفة المرافق. قد تجد الشركات ذات الاستهلاك العالي للطاقة صعوبة في استيعاب هذه التغييرات، خاصة عندما تمثل الكهرباء حصة كبيرة من نفقات التشغيل.

يقلل توليد الطاقة الشمسية من الحاجة إلى شراء الكهرباء، في حين يوفر تخزين البطارية المرونة عند استخدام تلك الكهرباء. يمكن للأعمال التجارية تخزين فائض الطاقة الشمسية والاعتماد عليها خلال الفترات التي تكون فيها شبكة الكهرباء باهظة الثمن.

واعتمادًا على ترتيبات السوق المحلية، قد تدعم البطاريات التجارية أيضًا برامج الاستجابة للطلب أو الاستجابة لأسعار الكهرباء الديناميكية. تتطلب هذه الفرص ضوابط وأهلية مناسبة بموجب قواعد المرافق أو السوق ذات الصلة.

التخزين لا يزيل كل مكون من فاتورة الكهرباء. قد تظل رسوم الخدمة الثابتة ورسوم الاتصال بالشبكة وبعض الرسوم المتعلقة بالطلب قائمة. وينبغي للنموذج المالي الواقعي أن يميز بين الرسوم التي يمكن تخفيضها وتلك التي لا يمكن تخفيضها.

تقليل الاعتماد على الشبكة المركزية

بالنسبة لمعظم المرافق التجارية، يعد تقليل الاعتماد على الشبكة هدفًا عمليًا أكثر من التخلص من الشبكة بالكامل. يمكن للألواح الشمسية والبطاريات توفير جزء من احتياجات الطاقة للمنشأة، في حين تظل المرافق متاحة عندما يكون التوليد والطاقة المخزنة في الموقع غير كافيين.

تعتمد نسبة الكهرباء التي يمكن للشركة توفيرها من نظامها الخاص على إنتاج الطاقة الشمسية الموسمية، وأنماط الاستهلاك اليومي، وقدرة البطارية، ومدة الفترات التي لا يتوفر فيها ضوء الشمس الكافي.

قد تحقق المنشأة ذات الطلب النهاري المتوقع نتائج قوية من توليد الطاقة الشمسية وحدها. قد تحتاج الشركة التي تعمل ليلاً أو تعاني من انقطاعات متكررة إلى بطارية أكبر أو جيل إضافي أو ترتيب احتياطي مختلف.

ولذلك ينبغي قياس الاستقلال في مجال الطاقة مقابل هدف محدد. تريد بعض الشركات تقليل مشترياتها السنوية من الشبكة؛ ويحتاج البعض الآخر إلى عدة ساعات من النسخ الاحتياطي للمعدات المهمة. وتؤدي هذه الأهداف إلى تصميمات أنظمة مختلفة وتكاليف استثمارية مختلفة.

الاستدامة والحوافز المالية للأنظمة التجارية

يمكن أن يساهم تخزين البطاريات الشمسية التجارية في تحقيق الأهداف البيئية مع تحسين إدارة الطاقة. ومع ذلك، ينبغي تقييم فوائدها المالية والبيئية باستخدام ظروف التشغيل للمشروع الفردي.

تسريع عملية إزالة الكربون وتحقيق الأهداف البيئية والاجتماعية والحوكمة للشركات

يمكن للطاقة الشمسية أن تقلل من كمية الكهرباء التي تشتريها الأعمال من الشبكة. يتيح تخزين البطارية إمكانية استخدام حصة أكبر من توليد الطاقة الشمسية خارج الساعات التي تنتج فيها الألواح الكهرباء.

بالنسبة للشركات التي تعمل على تحقيق الأهداف البيئية والاجتماعية والحوكمة (ESG)، يمكن أن يدعم ذلك الجهود المبذولة لتقليل الانبعاثات التشغيلية وتحسين تقارير الطاقة.

وتشمل الفوائد المحتملة انخفاض استهلاك الشبكة للكهرباء، وتحسين استخدام توليد الطاقة المتجددة، وتحسين الرؤية للعلاقة بين الطلب على الطاقة وجداول التشغيل.

وتعتمد فائدة الانبعاثات على مصادر الكهرباء التي يتم إزاحتها، ومزيج توليد الشبكة، وتوقيت شحن البطارية وتفريغها. قد يكون للبطارية المشحونة من فائض توليد الطاقة الشمسية شكل انبعاثات مختلف عن تلك المشحونة باستخدام كهرباء الشبكة خلال فترة كثيفة الكربون.

يجب على الشركات التي لديها أهداف رسمية للانبعاثات مراقبة تدفقات الكهرباء وتطبيق منهجية محاسبية متسقة. وينبغي أيضًا أخذ تصنيع البطاريات، ومصادر المواد، والنقل، وإعادة التدوير، وإدارة نهاية العمر في الاعتبار عند تقييم التأثير البيئي الأوسع للنظام.

الاستفادة من الإعفاءات الضريبية والحسومات والإهلاك

اعتمادًا على الدولة واللوائح المحلية، قد تكون مشاريع تخزين الطاقة التجارية مؤهلة للحصول على حوافز ضريبية أو حسومات أو منح أو استهلاك متسارع أو مدفوعات من خلال برامج دعم الشبكة المؤهلة.

في الولايات المتحدة، يعتمد توفر هذه المزايا وقيمتها على القواعد الفيدرالية وقواعد الولاية الحالية، وتوقيت المشروع، والملكية، وأهلية المعدات، والمتطلبات الأخرى المعمول بها. لا ينبغي للشركات أن تفترض أن كل عملية تركيب للبطارية مؤهلة للحصول على نفس الحوافز.

قبل تضمين الحافز في توقعات المشروع، تأكد مما يلي:

• ما إذا كانت البطارية مؤهلة بشكل مستقل أو يجب تركيبها مع نظام طاقة آخر.
• ما هي تكاليف المعدات والمشروع المؤهلة.
• سواء تم تطبيق شروط تحديد المصادر أو العمالة أو الملكية أو التكليف.
• ما إذا كان من الممكن الجمع بين حوافز متعددة.
• عندما يمكن بالفعل المطالبة بالمنفعة المالية أو الحصول عليها.

القواعد الضريبية وبرامج الحوافز يمكن أن تتغير. يجب على أخصائي الضرائب المؤهل أو مستشار تمويل المشروع تأكيد الأهلية قبل أن تلتزم الشركة بالاستثمار.

حساب عائد BESS التجاري على الاستثمار (ROI)

يعتمد العائد المالي من نظام تخزين طاقة البطاريات التجارية على تكلفة تركيبه، واستراتيجية التشغيل، وقيمة الكهرباء التي يساعد الشركة على توفيرها.

وتشمل الفوائد المحتملة انخفاض رسوم الطلب، وانخفاض المشتريات خلال الفترات الباهظة الثمن، وزيادة استخدام توليد الطاقة الشمسية في الموقع، والإيرادات المؤهلة من برامج الاستجابة للطلب. عندما تتوفر بيانات موثوقة، قد تتحمل الشركات أيضًا بعض التكاليف التي يتم تجنبها أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

تمتد تكاليف المشروع إلى ما هو أبعد من البطارية نفسها. يجب أن يشمل التقييم التركيب والهندسة والتكليف والمراقبة والصيانة والتمويل وفقدان الطاقة والتدهور والاستبدال النهائي.

الحساب المبسط هو:

صافي التوفير السنوي = التوفير في فاتورة الكهرباء + فوائد التشغيل الأخرى − تكاليف التشغيل السنوية

فترة الاسترداد البسيطة = صافي الاستثمار المقدم ÷ صافي المدخرات السنوية

فكر في مشروع افتراضي بصافي استثمار مقدم قدره 180 ألف دولار أمريكي وصافي توفير سنوي يقدر بـ 36 ألف دولار أمريكي.

في هذا المثال، فإن طرح الاستثمار الأصلي البالغ 180 ألف دولار من المدخرات التراكمية لمدة عشر سنوات يترك 180 ألف دولار قبل تكاليف التمويل ونفقات الاستبدال والضرائب وغيرها من العناصر غير النموذجية. توضح الأرقام العملية الحسابية وليست توقعات لعملية تثبيت معينة.

للحصول على تقييم أكثر اكتمالا، يجب على الشركات حساب صافي القيمة الحالية (NPV) ومعدل العائد الداخلي (IRR) على مدى العمر المتوقع للمشروع. يجب أن يتضمن النموذج تدهور البطارية، وتغير أسعار الكهرباء، وتكاليف التشغيل، وشروط التمويل، وأي نفقات استبدال متوقعة.

العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار نظام البطاريات التجارية

يتضمن اختيار نظام البطارية أكثر من مجرد مقارنة الأسعار أو اختيار أكبر سعة متاحة. تحتاج الشركات إلى النظر في كيفية أداء المعدات في ظل ظروف التشغيل الحقيقية وكيف يمكن أن يتغير أدائها بمرور الوقت.

كيمياء البطارية وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا

تؤثر كيمياء البطارية على خصائص السلامة، ودورة الحياة، وكثافة الطاقة، ومتطلبات درجة الحرارة، وتكلفة دورة الحياة. تُستخدم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LFP) على نطاق واسع في التخزين الثابت التجاري بسبب ثباتها الحراري وخصائص دورة الحياة.

قد تناسب كيمياء أيونات الليثيوم الأخرى وتقنيات البطاريات الناشئة تطبيقات معينة. ويعتمد الاختيار الصحيح على متطلبات الطاقة للمشروع، والمساحة المتاحة، وبيئة التشغيل، وأحكام السلامة، والميزانية.

تقيس كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا مقدار الكهرباء التي يمكن استردادها بعد عملية الشحن والتفريغ الكاملة. إذا استقبلت البطارية 100 كيلووات في الساعة ثم سلمت لاحقًا 90 كيلووات في الساعة في ظل ظروف الاختبار المحددة، فإن كفاءتها ذهابًا وإيابًا تبلغ 90%.

تؤثر خسائر الطاقة على اقتصاديات كل دورة. عند مقارنة المنتجات، يجب على الشركات التحقق مما إذا كانت أرقام الكفاءة تشير إلى خلايا البطارية، أو نظام التيار المستمر، أو نظام التيار المتردد الكامل. هذه الأرقام ليست قابلة للتبديل مباشرة.

تشمل النقاط الأخرى التي يجب مراجعتها نطاق درجة حرارة التشغيل، وظروف دورة الحياة الموثقة، والإدارة الحرارية، وشهادات السلامة، والتوافق مع نظام العاكس والتحكم المقصود.

سعة التحجيم وتقييم الطاقة وعمق التفريغ (DoD)

تصف سعة الطاقة وتقييم الطاقة الجوانب المختلفة لأداء البطارية.

• قدرة الطاقة (كيلوواط ساعة):كمية الكهرباء التي يمكن للبطارية تخزينها.
• تصنيف الطاقة (كيلوواط):مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها في لحظة معينة.
• عمق التفريغ (وزارة الدفاع):نسبة سعة البطارية المستخدمة أثناء التفريغ.
• القدرة القابلة للاستخدام:الطاقة المتوفرة ضمن حدود التشغيل المسموح بها للنظام.

قد تحتوي البطارية على طاقة كافية لتزويد المعدات لعدة ساعات ولكنها تفتقر إلى الطاقة اللازمة لتشغيل محرك كبير. وعلى العكس من ذلك، قد تدعم البطارية عالية الطاقة الأحمال الثقيلة لفترة وجيزة ولكن تنفد منها الطاقة القابلة للاستخدام قبل انتهاء فترة التشغيل المطلوبة.

لنفترض أن المنشأة تحتاج إلى توفير حمل حرج مستمر قدره 100 كيلووات لمدة ثلاث ساعات. وتبلغ متطلباتها الأساسية من الطاقة المسلمة 300 كيلووات في الساعة. يجب أن تأخذ البطارية المثبتة في الاعتبار خسائر التحويل، واحتياطيات التشغيل، وحدود التفريغ المسموح بها، في حين يجب أن يلبي العاكس متطلبات الطاقة المستمرة وبدء التشغيل للحمل.

يبدأ التحجيم الدقيق ببيانات مقياس الفاصل الزمني. من خلال فحص ذروة الطلب، وجداول التشغيل، والأحمال الحرجة، يمكن للمهندس مقارنة تكوينات البطارية المختلفة وتحديد أي منها يوفر أفضل توازن بين الأداء والتكلفة.

تغطية الضمان وعمر النظام ومعدلات التدهور

تنخفض سعة البطارية تدريجيًا من خلال تقادم التقويم وتكرار الدراجات. يعتمد المعدل على عوامل مثل درجة الحرارة وعمق التفريغ وممارسات الشحن وعدد الدورات المكتملة.

ينبغي مراجعة الضمان بالتفصيل بدلاً من الحكم عليه من خلال مدته وحدها. يجب على الشركات التحقق من السعة المتبقية المضمونة، وحدود إنتاجية الطاقة، وظروف التشغيل المسموح بها، وتغطية وحدات البطارية، والعاكسات، ومعدات التحكم.

كما أن أوقات الاستجابة للخدمة، وتوافر قطع الغيار، ومتطلبات المراقبة، وإجراءات الاستبدال مهمة أيضًا. قد يوفر الضمان الطويل حماية عملية محدودة إذا كان من الصعب تلبية شروطه أو إذا كان الدعم غير متوفر عند الحاجة.

تساعد مقارنة هذه التفاصيل الشركات على تقدير التكلفة الإجمالية للملكية وتجنب اختيار نظام يعتمد فقط على سعر الشراء الأولي.

هل تخزين البطاريات الشمسية مناسب لعملك؟

يستحق تخزين البطاريات الشمسية التجارية التقييم عندما يكون لدى الشركة تكاليف كهرباء عالية، أو رسوم طلب كبيرة، أو فائض في توليد الطاقة الشمسية، أو حاجة إلى طاقة احتياطية. وتعتمد ملاءمتها على ما إذا كان النظام قادراً على معالجة مشكلة تشغيلية أو مالية قابلة للقياس.

في بعض المرافق، قد تؤدي تحسينات كفاءة الطاقة أو التغيير في جداول التشغيل إلى تحقيق عوائد أفضل من إضافة التخزين على الفور. تساعد دراسة الجدوى على تحديد الاستثمار الأنسب.

تحليل ملف تعريف الأحمال في منشأتك ومتطلبات الطاقة

ابدأ بفواتير الكهرباء لمدة 12 شهرًا على الأقل، وحيثما كان ذلك متاحًا، قم بتسجيل بيانات العدادات الفاصلة كل 15 دقيقة أو بشكل متكرر. تساعد هذه المعلومات في تحديد وقت استهلاك الكهرباء والرسوم التي تدفع إجمالي الفاتورة.

يجب أن يغطي التقييم الاستهلاك اليومي والموسمي، وذروة الطلب، ومعدلات TOU، وإمكانات توليد الطاقة الشمسية، والمعدات الاحتياطية الموجودة، والأحمال التي يجب أن تظل جاهزة للعمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

والخطوة التالية هي وضع نموذج لكيفية أداء أحجام البطاريات المختلفة مقابل الطلب الفعلي للمنشأة. يمكن أن يكشف هذا ما إذا كانت الفرصة الرئيسية تأتي من الحلاقة القصوى، أو تحويل الأحمال، أو زيادة الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، أو الطاقة الاحتياطية.

قد تجد الأعمال التجارية ذات رسوم الطلب المنخفضة والكهرباء غير المكلفة صعوبة في تبرير التخزين من خلال توفير الفواتير وحدها. قد يكون لدى منشأة أخرى ذات ذروات طلب باهظة الثمن وتعويض منخفض عن الكهرباء الشمسية المصدرة حالة مالية أقوى.

شراء رأس المال مقابل تمويل الطاقة كخدمة (EaaS).

يمكن للشركات شراء نظام البطاريات مباشرة أو استخدام ترتيب قائم على الخدمة يقلل من الحاجة إلى رأس المال الأولي.

وبموجب ترتيبات الطاقة كخدمة، يجوز لمقدم الخدمة تمويل النظام وتركيبه وتشغيله وصيانته مقابل مدفوعات الخدمة. يمكن أن يساعد ذلك الشركة في الحفاظ على رأس المال العامل، على الرغم من أن العقد قد يتضمن التزامات طويلة الأجل، أو تصعيد الدفع، أو شروط الأداء، أو رسوم الإنهاء.

قد تكون الملكية المباشرة أكثر جاذبية للشركات التي لديها رأس المال المتاح، والتمويل المناسب، وتفضيل التحكم في تشغيل النظام. يعتمد الهيكل المناسب على التدفق النقدي وأولويات الاستثمار وشهية الشركة للمخاطر الفنية والمالية.

خطوات تنفيذ حل التخزين التجاري

يبدأ المشروع الناجح بهدف واضح وفهم عملي لاستخدام الطاقة في المنشأة.

1. تحديد الهدف.قرر ما إذا كانت الأولوية هي خفض رسوم الطلب، أو تحويل استهلاك الكهرباء، أو تحسين الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، أو توفير الطاقة الاحتياطية، أو الجمع بين عدة أهداف.
2. مراجعة بيانات الطاقة.جمع فواتير الخدمات، وقراءات العدادات الفاصلة، ومعلومات التعريفة، وبيانات توليد الطاقة الشمسية لإنشاء خط الأساس.
3. استكمال دراسة الجدوى.قارن أحجام البطاريات واستراتيجيات التشغيل، ثم قم بتقدير التكلفة المثبتة، والوفورات السنوية، والاسترداد، وصافي القيمة الحالية، ونفقات دورة الحياة.
4. حدد المعدات المتوافقة.قم بمراجعة كيمياء البطارية والسعة القابلة للاستخدام وتقييم الطاقة ووظائف EMS وأحكام السلامة وشروط الضمان.
5. تأكيد المتطلبات الفنية والتنظيمية.التحقق من التصاريح والأكواد الكهربائية ورموز الحريق وقواعد ربط المرافق ومتطلبات العزل الاحتياطية.
6. تثبيت وتشغيل النظام.اختبار الشحن والتفريغ والمراقبة ووظائف الحماية والتشغيل الاحتياطي حيثما أمكن ذلك.
7. مراقبة الأداء.تتبع توفير الكهرباء، وذروة الطلب، والكفاءة، وتدهور البطارية، واحتياجات الصيانة، وضبط استراتيجية التحكم مع تغير ظروف التشغيل.

بعد التشغيل، تساعد مراجعات الأداء المنتظمة على ضمان استمرار البطارية في تلبية احتياجات العمل. إن التغييرات في جداول الإنتاج أو تعريفات الكهرباء أو توسيع المنشأة قد تبرر إجراء تعديلات على استراتيجية التشغيل.

تبدأ أقوى مشاريع تخزين البطاريات الشمسية التجارية ببيانات الطاقة الفعلية، وهدف تجاري محدد، وافتراضات مالية واقعية. عندما تتم مطابقة سعة النظام، وإخراج الطاقة، وعناصر التحكم مع متطلبات المنشأة، يمكن للطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين أن تقلل من تكاليف الكهرباء المحددة وتمنح الشركات مرونة أكبر في إدارة إمدادات الطاقة الخاصة بها.

الأسئلة المتداولة حولتخزين البطاريات الشمسية التجارية

1. كيف أحدد حجم البطارية المناسب لعملي؟

ابدأ ببيانات استهلاك الكهرباء لديك، وذروة الطلب، والغرض من النظام. قد تتطلب البطارية المصممة لتقليل رسوم الطلب طاقة تفريغ عالية لفترات قصيرة، في حين أن البطارية المخصصة لتوفير النسخ الاحتياطي تحتاج إلى طاقة كافية قابلة للاستخدام لدعم الأحمال الحرجة للمدة المطلوبة. تساعد مراجعة البيانات الفاصلة لمدة 12 شهرًا على الأقل في تحديد تصنيف الكيلوواط المناسب وقدرة الكيلوواط ساعة.

2. هل يمكنني إضافة تخزين البطارية إلى نظام الطاقة الشمسية التجاري الحالي؟

نعم، يمكن ترقية العديد من منشآت الطاقة الشمسية الحالية باستخدام بطاريات التخزين. يعتمد التصميم على العاكس الموجود، وجهد النظام، وفائض الطاقة الشمسية المتوفر، ومتطلبات التحكم في البطارية. قد يعمل النظام المقترن بالتيار المتردد مع معدات الطاقة الشمسية الموجودة، بينما قد يكون التكوين المقترن بالتيار المستمر مناسبًا لبعض التركيبات. وينبغي تقييم تكاليف التوافق والتركيب قبل اختيار النظام.

3. هل ستخفض البطارية التجارية فاتورة الكهرباء حتى بدون الألواح الشمسية؟

يمكن ذلك حسب تعرفة الكهرباء. قد يتم شحن البطارية خلال فترات انخفاض التكلفة ويتم تفريغها عندما تكون أسعار الكهرباء أو رسوم الطلب أعلى. ومع ذلك، يعتمد التوفير على فرق السعر، وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا، وتكاليف التشغيل. إذا كانت التعريفة توفر فرصة ضئيلة لتحويل الأحمال أو تقليل الطلب، فقد تكون المنفعة المالية محدودة.

4. كم من الوقت يمكن للبطارية التجارية توفير الطاقة أثناء انقطاع الشبكة؟

تعتمد مدة النسخ الاحتياطي على سعة البطارية القابلة للاستخدام والطاقة التي تستهلكها الأحمال المتصلة. على سبيل المثال، يمكن أن توفر 200 كيلووات ساعة من الطاقة القابلة للاستخدام نظريًا حملًا ثابتًا قدره 50 كيلووات لمدة أربع ساعات، قبل حساب خسائر التحويل وحدود التشغيل الأخرى. يجب على الشركات تحديد المعدات الأساسية وتحديد مدة النسخ الاحتياطي المطلوبة قبل الانتهاء من تصميم النظام.

5. ما هي المعلومات التي يجب أن أقوم بإعدادها قبل طلب عرض أسعار BESS التجاري؟

قم بإعداد فواتير الكهرباء الحديثة، وبيانات الحمل الفاصل إذا كانت متوفرة، ومواصفات النظام الشمسي الحالي، وذروة الطلب، وموقع الموقع، ومتطلبات النسخ الاحتياطي المتوقعة. ومن المفيد أيضًا تحديد هدفك الرئيسي، سواء كان ذلك تقليل تكاليف الكهرباء، أو زيادة الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، أو الحفاظ على العمليات الحيوية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. تسمح هذه التفاصيل للمورد بالتوصية بتكوين أكثر ملاءمة وتقديم تقدير أكثر وضوحًا للتكلفة والأداء.