كيف يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية التجارية أن تقلل من تكاليف الكهرباء في المصانع؟

تُعدّ الكهرباء من أهم تكاليف التشغيل للعديد من المصانع، لا سيما تلك التي تُشغّل خطوط الإنتاج، ومعدات التكييف والتهوية، والمضخات، والضواغط، وأنظمة التبريد، وغيرها من الآلات عالية الطاقة لساعات طويلة. ولا يُحلّ تركيب المزيد من الألواح الشمسية المشكلة دائمًا، بل الأهم هو الاستخدام الأمثل للكهرباء المُولّدة في الموقع مع تقليل الاعتماد على شبكة الكهرباء خلال فترات ارتفاع الطلب أو ارتفاع الأسعار.

يمكن لنظام شمسي وتخزيني مُصمّم جيدًا أن يُلبي احتياجات المصنع من الطاقة المتجددة. إذ يُمكن للألواح الشمسية الكهروضوئية تزويد المصنع بجزء من احتياجاته خلال النهار، بينما يُمكن لتخزين البطاريات الاحتفاظ بالفائض من الطاقة المُولّدة وإطلاقها عند ازدياد الطلب. وهذا يُتيح للمصنع استخدام المزيد من طاقته المتجددة وتقليل استهلاك الشبكة الكهربائية غير الضروري.

شركة غرون سولار للتكنولوجيا المحدودة هي شركة رائدة في مجال الطاقة النظيفة، تأسست من خلال دمج مجموعة غرون القابضة والكيانات التابعة لها. تمتلك الشركة خبرة تزيد عن 15 عامًا في مجال المباني الخضراء، وتكنولوجيا أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وحلول تخزين الطاقة، بالإضافة إلى أكثر من 120 براءة اختراع وطنية. تشمل محفظة منتجاتها من أنظمة تخزين الطاقة أنظمة مصممة لتلبية مختلف متطلبات التشغيل التجارية والصناعية.

منتجات الطاقة الشمسية التجارية وتخزين الطاقة لتطبيقات المصانع

يختلف استهلاك الطاقة في المصانع اختلافًا كبيرًا من موقع لآخر. قد تُعطي المنشأة ذات الحمل الثابت خلال النهار الأولوية للاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، بينما قد يحتاج المصنع ذو ذروة الطلب العالية إلى تخزين الطاقة في البطاريات لتخفيف ذروة الاستهلاك. ولذلك، تُوفر الأنظمة ذات تكوينات الطاقة والسعة المختلفة خيارات عملية أكثر من حل واحد ثابت.

ال سلسلة 125 ألف يوفر النظام طاقة ثابتة قدرها 125 كيلوواط بثلاث سعات طاقة متاحة: 209.0 كيلوواط ساعة، و261.25 كيلوواط ساعة، و418.0 كيلوواط ساعة. يستخدم النظام بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) ويدعم جهد تشغيل يتراوح بين 160 و1000 فولت. كما يوفر النظام تقنية تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) ذات 10 قنوات، وإمكانية الوصول إلى طاقة شمسية كهروضوئية تصل إلى 250 كيلوواط، مما يجعله مناسبًا للمصانع التي تتطلب تكامل توليد الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات.

يُوفر نظام GR125H2-PV-STS طاقةً قدرها 125 كيلوواط، وسعة تخزين تبلغ 261.24 كيلوواط ساعة من بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. يُتيح نظام التتبع المزدوج بتقنية MPPT دمج الطاقة الشمسية مباشرةً، بينما يدعم مفتاح التبديل بين الشبكة والطاقة المخزنة الانتقال بينهما. يستخدم النظام التبريد السائل ونظام إخماد الحرائق بالرذاذ، وهو مصمم للعمل لمدة 8000 دورة.

بالنسبة للمصانع ذات الاحتياجات المتغيرة أو المتزايدة من الطاقة، تعتمد سلسلة GRXH على نهج معياري. تتراوح التكوينات الفردية من 20.48 كيلوواط ساعة إلى 71.68 كيلوواط ساعة، مع إمكانية توصيل الرفوف المتوازية لتصل السعة الإجمالية إلى 280 كيلوواط ساعة. يمكن توصيل ما يصل إلى سبع وحدات PACK على التوالي، وما يصل إلى أربعة رفوف على التوازي.

كيف يساهم استخدام الطاقة الشمسية في تقليل استهلاك المصنع للكهرباء؟

إن الطريقة الأكثر مباشرة التي يمكن للطاقة الشمسية من خلالها خفض تكاليف الكهرباء هي تزويد أحمال المصانع خلال فترات توليد الطاقة الكهروضوئية.

تستهلك منشآت الإنتاج عادةً كميات كبيرة من الطاقة خلال النهار. وقد تعمل الآلات والإضاءة والتهوية وتكييف الهواء وغيرها من المعدات في نفس الوقت الذي يكون فيه إنتاج الطاقة الشمسية في ذروته. وعندما يغذي نظام الطاقة الشمسية هذه الأحمال مباشرةً، يحتاج المصنع إلى شراء كمية أقل من الكهرباء من الشبكة.

يُعدّ هذا الأمر مفيدًا بشكل خاص عندما يكون استهلاك الطاقة في المصنع مستقرًا نسبيًا خلال النهار. إذ يُمكن أن تُصبح الطاقة الشمسية جزءًا من إمدادات الكهرباء العادية للمنشأة بدلًا من اعتبارها مصدرًا منفصلًا لتوليد الطاقة.

مع ذلك، يتغير إنتاج الطاقة الشمسية تبعاً للطقس ووقت اليوم. وقد تمتد فترات الإنتاج أيضاً إلى ما بعد ساعات النهار. وهنا تبرز أهمية تخزين الطاقة في البطاريات.

كيف يساهم تخزين الطاقة بالبطاريات في تقليل استهلاك الكهرباء من الشبكة؟

تسمح البطارية باستخدام الكهرباء المولدة بواسطة نظام الخلايا الكهروضوئية في وقت مختلف عن وقت إنتاجها.

على سبيل المثال، قد يُنتج مصنعٌ ما كميةً من الكهرباء الشمسية تفوق استهلاكه في منتصف النهار. وبدلاً من ترك الفائض دون استخدام أو تصديره في ظروف غير مواتية، يمكن للبطارية تخزين جزء من هذه الطاقة. وعندما ينخفض إنتاج الطاقة الشمسية ويستمر المصنع في العمل، يمكن تفريغ الكهرباء المخزنة لتلبية احتياجاته.

التسلسل التشغيلي الأساسي هو:

توليد الطاقة الشمسية ← أحمال المصنع ← فائض الطاقة الشمسية ← شحن البطاريات ← الطاقة المخزنة ← أحمال المصنع اللاحقة

A نظام تخزين الطاقة التجاري يُضيف هذا النظام مرونةً لا يُمكن لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية وحده توفيرها. فهو يسمح للمصنع بتحويل جزء من استهلاكه للكهرباء بعيدًا عن الشبكة واستخدام الطاقة الشمسية المُخزّنة عندما تكون أكثر فائدة.

تعتمد الفائدة الاقتصادية الفعلية على تعريفة الكهرباء للموقع، ونمط توليد الطاقة الشمسية، ونمط استهلاك الطاقة، واستراتيجية تشغيل البطاريات، وظروف الشبكة المحلية. لذا، ينبغي تحديد حجم تخزين البطاريات وفقًا للاحتياجات الفعلية للموقع، وليس فقط بناءً على كمية الألواح الكهروضوئية المركبة.

هل يمكن لتقنية تقليل ذروة الطلب أن تخفض تكاليف الكهرباء في المصانع؟

بالنسبة للمصانع التي تشهد فترات قصيرة من ارتفاع الطلب على الكهرباء، يمكن أن يكون تقليل ذروة الطلب بنفس أهمية زيادة توليد الطاقة الشمسية.

قد يؤدي تشغيل خط إنتاج أو بدء تشغيل عدة آلات في وقت واحد إلى زيادة مؤقتة في الطلب على الطاقة. كما يمكن لأنظمة التكييف والتهوية، والضواغط، والمضخات، وغيرها من المعدات أن تُحدث ذروات كبيرة في الطلب. وحتى عندما تستمر هذه الذروات لفترة محدودة، فإنها قد تؤثر على فواتير الكهرباء للمنشأة تبعًا لهيكل التعرفة المحلي.

يمكن لبطاريات التخزين أن تُفرغ شحنتها خلال هذه الفترات وتُوفر جزءًا من الطاقة المطلوبة. وبالتالي، يسحب المصنع طاقة أقل من الشبكة في أوقات الذروة.

يُعدّ تصنيف قدرة البطارية بالغ الأهمية في هذا التطبيق. فالبطارية ذات السعة الكبيرة للطاقة ولكن بقدرة خرج غير كافية قد لا تتمكن من الاستجابة بفعالية لحمل فوري عالٍ.

توفر سلسلة 125K، على سبيل المثال، خرجًا ثابتًا قدره 125 كيلوواط مع ثلاثة خيارات مختلفة لسعات الطاقة. وهذا يسمح بدراسة متطلبات الطاقة ومدة التخزين المطلوبة بشكل منفصل. قد تختلف متطلبات السعة لمصنع يحتاج إلى تخفيف ذروة الطلب لفترة قصيرة اختلافًا كبيرًا عن متطلبات مصنع يحتاج إلى دعم الأحمال لعدة ساعات.

لماذا يعتبر نظام الطاقة الشمسية مع التخزين أكثر مرونة من نظام الطاقة الشمسية وحده؟

تعالج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطاريات جوانب مختلفة من احتياجات المصنع من الكهرباء.

يقلل استخدام الطاقة الشمسية بشكل أساسي من استهلاك الشبكة الكهربائية عندما تنتج الألواح الكهرباء. أما تخزين الطاقة فيغير من الأمر عندما يمكن استخدام تلك الكهرباء.

A نظام الطاقة الشمسية مع التخزين للاستخدام التجاري يمكن أن توفر عدة خيارات تشغيلية:

• استخدم الطاقة الشمسية مباشرة لتشغيل أحمال المصنع.
• قم بتخزين فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية لاستخدامه لاحقاً.
• قم بتفريغ البطارية خلال فترات ارتفاع الطلب.
• احتفظ باحتياطي لأحمال النسخ الاحتياطي المختارة.
• تنسيق تشغيل البطارية مع تعريفة الكهرباء وملف تعريف الحمل في المصنع.

لا يعني هذا أنه يجب تفريغ البطارية كلما زاد الطلب على الكهرباء. فالتفريغ المتكرر أو غير الضروري قد يزيد من استهلاك البطارية دون تحقيق وفورات ملموسة. يجب أن تراعي استراتيجية التشغيل أسعار الكهرباء، وإنتاج الطاقة الشمسية، والطلب على الطاقة، وحالة الشحن، والاحتياطي الاحتياطي المطلوب.

وبالتالي، تعتمد قيمة نظام الطاقة الشمسية مع التخزين على مدى توافق استراتيجية تشغيله مع ملف الطاقة الفعلي للمصنع.

ما هو دور إدارة الطاقة؟

بمجرد دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطاريات، تصبح إدارة الطاقة جزءًا مهمًا من النظام.

تستخدم سلسلة GRXH نظام إدارة بطاريات رئيسي-تابع مع خوارزميات تعتمد على الذكاء الاصطناعي لموازنة الخلايا وتحسين الأداء في الوقت الفعلي. كما تدعم ترقيات OTA، ووظائف EMS لمنصة السحابة، والتواصل بين عدة عاكسات، والمراقبة عن بُعد.

بالنسبة للمصانع، تساعد هذه الوظائف في تنسيق تشغيل البطارية مع الطلب الكهربائي للموقع. ويمكن استخدام البطارية لتقليل ذروة الطلب أثناء الإنتاج العادي مع الحفاظ على مستوى شحن مناسب لمتطلبات التشغيل الأخرى.

لا يقتصر دور النظام على إبقاء البطارية ممتلئة أو فارغة فحسب، بل يجب عليه الاحتفاظ بطاقة كافية متاحة لفترة التشغيل التالية مع تجنب الشحن والتفريغ غير الضروريين.

كيف ينبغي للمصنع تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية والتخزين؟

لا توجد سعة تخزين واحدة تناسب جميع المصانع. يجب أن يبدأ تحديد حجم النظام ببيانات استهلاك الكهرباء الفعلية.

1. تحليل ملف تعريف حمل المصنع

قم بمراجعة بيانات الكهرباء بالساعة أو على فترات زمنية محددة لتحديد الاستهلاك الطبيعي، وذروة الطلب، وجداول الإنتاج، وفترات انخفاض الحمل.

2. تحديد الأحمال الحرجة

حدد المعدات التي يجب أن تستمر في العمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يساعد هذا في فصل متطلبات الطاقة الاحتياطية عن احتياجات إدارة الطاقة العادية.

3. تقييم المساحة الشمسية المتاحة

تؤثر مساحة السطح، والإشعاع الشمسي، والظروف الهيكلية، والوصلة الكهربائية للمصنع، جميعها على القدرة العملية للخلايا الكهروضوئية.

4. مواءمة طاقة البطارية مع ذروة الطلب

يحتاج محول البطارية إلى طاقة خرج كافية لتقليل ذروة الطلب المستهدفة. ولا يمكن لسعة الطاقة الكبيرة أن تعوض عن انخفاض قدرة الطاقة.

5. قم بمطابقة سعة البطارية مع مدة التشغيل

تعتمد السعة المطلوبة على المدة التي تحتاجها البطارية لدعم المصنع وكمية الطاقة التي يجب نقلها من فترة إلى أخرى.

6. ضع في اعتبارك التوسع المستقبلي

قد تضيف المصانع معدات إنتاجية أو تزيد ساعات العمل بمرور الوقت. ويمكن للنظام المعياري أن يسهل توسيع الطاقة الإنتاجية في المستقبل.

صُممت سلسلة GRXH مع مراعاة هذا الأمر. يسمح تصميمها المعياري بتوسيع السعة إلى 280 كيلوواط ساعة من خلال توصيلات الرفوف المتوازية، وذلك حسب تكوين النظام.

ما هي عمليات المصنع التي يمكن أن تستفيد أكثر؟

يمكن أن تكون الطاقة الشمسية والتخزين مفيدة بشكل خاص للمصانع ذات الاستهلاك العالي للكهرباء خلال النهار، أو ذروة الطلب الكبيرة، أو مساحات الأسطح الكبيرة المناسبة لتركيب الألواح الكهروضوئية.

يمكن للمصانع استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة خلال ساعات الإنتاج النهارية، مع استخدام البطاريات لتلبية ذروة الطلب. كما يمكن للمنشآت التي تحتوي على ضواغط أو أنظمة تبريد أو مضخات أو أنظمة تكييف الهواء أن تستفيد من تحويل تفريغ البطاريات إلى فترات ذروة الطلب.

قد تستفيد المصانع التي تعمل بنظام الورديات المتعددة من تخزين الطاقة، إذ يمكن أن يستمر الطلب على الكهرباء حتى بعد انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية. في هذه الحالات، يمكن للطاقة الشمسية المخزنة أن تطيل فترة جدوى توليد الطاقة المتجددة في الموقع.

ينبغي دائمًا حساب الوفورات المتوقعة بناءً على بيانات الموقع الفعلية. قد يختلف الجدوى الاقتصادية لمنشأة ذات استهلاك منخفض خلال النهار، أو إمكانات شمسية محدودة، أو تعريفة ذات فرق ضئيل بين فترات الذروة وخارج الذروة، عن مصنع إنتاج ذي استهلاك عالٍ.

لماذا نختار النهج المتكامل؟

قد يحد استخدام أنظمة الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات بشكل منفصل من القدرة على تنسيق عمليات التوليد والتخزين وتلبية احتياجات المصنع. أما النظام المتكامل فيتيح مراعاة هذه العناصر معًا أثناء تصميم المشروع.

تم تكوينه بشكل صحيح نظام تخزين طاقة البطاريات التجارية يمكن للنظام دعم الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، وتقليل ذروة الطلب، وأحمال احتياطية مختارة. وفي الوقت نفسه، يمكن مطابقة سعة الألواح الكهروضوئية مع مساحة التركيب المتاحة في المصنع واستهلاكه للكهرباء.

لا يقتصر الهدف على تركيب المزيد من الألواح الشمسية أو بطارية أكبر، بل يهدف إلى بناء نظام كهربائي تتكيف فيه عمليات التوليد والتخزين مع نمط التشغيل الفعلي للمصنع.

لماذا يجب التفكير في استخدام Grunsolar لمشاريع الطاقة في المصانع؟

يقع المقر الرئيسي لشركة غرونسولار للتكنولوجيا المحدودة في مدينة خفي بالصين، ولديها خبرة في تنفيذ مشاريع في أكثر من 30 دولة، بالإضافة إلى فرق دعم محلية في أوروبا وأمريكا الشمالية وجنوب شرق آسيا. تشمل أعمالها دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المباني وتطبيقاتها المبتكرة، وأنظمة الطاقة المحمولة، وأنظمة تخزين الطاقة، وإنشاء محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

تجمع الشركة بين الإنتاج المحلي وسلاسل التوريد العالمية، ولديها طاقة إنتاجية سنوية موزعة على قطاعات أعمالها الأساسية الأربعة. وبفضل أكثر من 120 براءة اختراع وطنية وخبرة متراكمة في مجال المباني الخضراء، وتقنية الخلايا الكهروضوئية، وتخزين الطاقة، تهدف الشركة إلى توفير منتجات وخدمات طاقة متجددة فعالة وموثوقة لعملائها في مختلف الأسواق.

بالنسبة لمشاريع المصانع، تسمح هذه المجموعة الأوسع من المنتجات بأخذ متطلبات توليد الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة في الاعتبار كجزء من استراتيجية الطاقة نفسها.

خاتمة

يمكن للطاقة الشمسية التجارية أن تخفض تكاليف الكهرباء في المصانع من خلال تزويد الأحمال في الموقع بالطاقة المتجددة وتقليل كمية الكهرباء المشتراة من الشبكة. وتزداد هذه الفائدة مرونةً عند إضافة أنظمة تخزين البطاريات، مما يسمح بتخزين فائض الطاقة الشمسية واستخدامه لاحقًا.

A نظام تخزين الطاقة التجاري يمكن أيضًا تقليل ذروة الطلب عن طريق توفير جزء من احتياجات المصنع من الطاقة خلال فترات ذروة الاستهلاك. ومع ذلك، فإن الوفورات الفعلية تعتمد على نمط استهلاك المصنع، وتعرفة الكهرباء، وقدرة الألواح الشمسية، وطاقة البطاريات، وسعة التخزين، واستراتيجية التشغيل.

بالنسبة للمنشآت التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة الشمسية خلال النهار وتملك موارد شمسية مناسبة، أ نظام الطاقة الشمسية مع التخزين للاستخدام التجاري يمكن أن يوفر ذلك طريقة عملية لتنسيق توليد الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات وتلبية احتياجات المصنع من الكهرباء. فعندما يتم تحديد حجم النظام بناءً على بيانات التشغيل الفعلية بدلاً من السعة الاسمية فقط، يمكن أن تصبح الطاقة الشمسية والتخزين جزءًا أكثر فعالية من استراتيجية إدارة الطاقة طويلة الأجل للمصنع.

تواصل شركة Grunsolar تطوير تقنيات الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة بهدف دعم العملاء في مختلف الأسواق من خلال منتجات موثوقة وقدرات إمداد عالمية ودعم محلي.