ذخیره‌‌‌سازی انرژی مبتنی بر باتری

پترو نفت_ به قلم اسدالله غلامپور :

سیستم‌های(ESS( Energy Storage Systems مبتنی بر باتری،  یک چالش بزرگ برای آینده شبکه‌‌‌های برق و یک مکمل ضروری برای انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر هستند که طبیعتا متناوب هستند. سیستم‌های ESS در مقیاس بزرگ برای ترویج رشد انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر و قادر ساختن آنها به نمایندگی از بخش عمده‌‌‌ای از ترکیب برق،  حیاتی هستند. TotalEnergies در حال توسعه چند پروژه در این زمینه با اهداف زیر است: ۱)اطمینان از وجود برق کافی در شبکه،  به‌ویژه در طول زمستان؛ ۲)تضمین امنیت شبکه با مشارکت فعال در ذخایر مورد استفاده برای تعادل شبکه‌‌‌های ملی؛ ۳)امکان تزریق بیشتر برق تجدیدپذیر به شبکه. شرکت TotalEnergies در سال ۲۰۲۰ موفق به ایجاد ۱۲۹ مگاوات (MW) ظرفیت ذخیره‌سازی مبتنی بر باتری در فرانسه شد. سه سال بعد تمام امکانات ESS برای جذب یا تزریق انرژی مطابق با نیازهای شبکه برق نصب و متصل شد. کل سیستم از یک ایستگاه کنترل واحد با توانایی استقرار ۱۲۹ مگاوات به طور همزمان در صورت نیاز اداره می‌‌‌شود.

با راه‌‌‌اندازی این تسهیلات،  TotalEnergies یکی از اولین شرکت‌هایی است که سیستم‌های ESS خود را در حالی که به ضوابط فراخوان‌‌‌های بلندمدت،  برای مناقصه پاسخ می‌‌‌دهد،  به خدمت می‌‌‌گیرد. این فراخوان‌‌‌ها برای مناقصه‌‌‌ها بر توسعه راه‌‌‌حل‌‌‌های جدید ESS متمرکز هستند که در تضمین امنیت عرضه و برآورده کردن انتظارات کمیسیون اروپا،  مناسب‌‌‌تر،  انعطاف‌‌‌پذیرتر و موثرتر هستند. راه‌‌‌حل‌‌‌های ESS در چند تاسیسات مستقر در سه سایت در شرکت،  یعنی Dunkirk،  Carling و Grandpuits پخش شده‌‌‌اند. سایت‌‌‌های شرکت،  شامل ظروف باتری‌‌‌های لیتیومی ‌‌‌است که توسط شرکت Saft Activities طراحی و مونتاژ شده‌‌‌اند،  که برخی از بالاترین سطوح عملکرد انرژی را در بازار،  هم از نظر چگالی و هم از نظر طول عمر (چرخه عمر تا ۲۰ سال) ارائه می‌‌‌کنند. بزرگ‌ترین مرکز ESS مبتنی بر باتری فرانسه در دسامبر ۲۰۲۱،  در مرکز فلاندر در دانکرک راه‌‌‌اندازی شده است. این دستگاه دارای ۲۷ کانتینر است که هر کدام با ظرفیت ذخیره‌‌‌سازی ۲.۵ مگاوات ساعت،  می‌تواند برق بیش از ۲۰۰هزار خانه را به مدت یک ساعت حفظ کند. با ظرفیت کل ذخیره‌‌‌سازی ۶۱ مگاوات ساعت،  این بزرگ‌ترین سایت ذخیره‌‌‌سازی انرژی مبتنی بر باتری در فرانسه است.

تاسیسات ESS مبتنی بر باتری در پلتفرم کارلینگ در ماه مه‌‌‌۲۰۲۲ راه‌‌‌اندازی شد و شامل ۱۱ کانتینر باتری است. این تاسیسات دارای ظرفیت ذخیره‌‌‌سازی ۲۵ مگاوات ساعت است و در نتیجه استراتژی چند انرژی شرکت را در سکو،  تقویت می‌‌‌کند که در حال تنوع بخشیدن به فعالیت‌‌‌های خود از طریق تولید و ذخیره‌‌‌سازی برق،  علاوه بر واحدهای تولید رزین هیدروکربنی و پلیمر است. تاسیسات ESS مبتنی بر باتری در پلتفرم Grandpuits در مارس ۲۰۲۳ با ظرفیت ۴۳ مگاوات ساعت راه‌‌‌اندازی شد و روی سیستم تولید برق این پلتفرم ساخته شد که شامل دو نیروگاه خورشیدی ۲۸ و ۲ مگاوات بر ثانیه است. شرکت TotalEnergies در ماه مه ۲۰۲۳،  بزرگ‌ترین پروژه ذخیره انرژی مبتنی بر باتری اروپایی خود را در سکوی آنتورپ در بلژیک راه‌‌‌اندازی کرد. این سایت با ۴۰ کانتینر خود ظرفیت ۷۵ مگاوات ساعت را توسعه خواهد داد که معادل مصرف روزانه تقریبا ۱۰هزار خانه است و تا پایان سال ۲۰۲۴ عملیاتی خواهد شد و به طور ۲۴ساعته به نیازهای شبکه انتقال فشار قوی اروپا و بلژیک کمک خواهد کرد.

شرکت TotalEnergies انتظار دارد،  راه‌‌‌اندازی یک پروژه جدید مبتنی بر باتری در کشور را،  در انبار خود در Feluy در پایان سال ۲۰۲۵ آغاز کند که دارای توان ۲۵ مگاوات و ظرفیت ۷۵ مگاوات ساعت خواهد بود که با استفاده از چهل ظروف لیتیوم یونی «Intensium Max High‌Energy» عرضه شده توسط Saft صورت می‌‌‌گیرد. این دو پروژه نشان‌‌‌دهنده سرمایه‌‌‌گذاری جهانی نزدیک به ۷۰ میلیون یورو هستند و ظرفیت ذخیره‌‌‌سازی شرکت TotalEnergies در بلژیک را به ۱۵۰ مگاوات ساعت می‌‌‌رساند. شرکت سافت (Saft)  به طور خلاصه برای بیش از ۱۰۰ سال،  باتری‌‌‌ و سیستم‌های بادوام‌‌‌تر،  کاربردهای ایمنی حیاتی،  قدرت پشتیبان و نیروی محرکه را برای مشتریان TotalEnergies فراهم کرده‌‌‌ است. شرکت سافت بیش از ۱۰۰ سال است که به جهان انرژی می‌‌‌دهد،  Saft یک شرکت جهانی باتری است که شبیه هیچ شرکت دیگری نیست.

شرکت Saft سرمایه‌‌‌گذاری زیادی در سه ماده شیمیایی که بر بازار باتری امروزی حاکم است – نیکل،  لیتیوم اولیه و لیتیوم قابل شارژ (لیتیوم یون) انجام می‌‌‌دهد. باتری‌‌‌های مبتنی بر نیکل Saft در دماهای شدید کار می‌‌‌کنند و بیشتر از رقبا دوام می‌‌‌آورند،  که آنها را به گزینه ترجیحی برای نیروی پشتیبان در صنعت و قطارها و همچنین راه‌‌‌اندازی موتور برای هواپیما تبدیل می‌‌‌کند. راه‌‌‌حل‌‌‌های باتری نیکل Saft قدرت پشتیبان قابل اعتماد،  اثبات شده و با کارآیی بالا را ارائه می‌‌‌دهد که بر بودجه‌‌‌های تعمیر و نگهداری کنترل می‌‌‌کند. یکی از نمونه‌‌‌ها هوانوردی است که در آن شرکت Saft به عنوان تامین‌‌‌کننده باتری، باتری‌‌‌های هواپیماهای سبک‌وزن نیکل-کادمیوم (Ni-Cd) را برای حدود ۸۰‌درصد از تمام هواپیماهای تجاری بزرگ فراهم می‌‌‌کند. محدوده باتری لیتیومی ‌‌‌اولیه شرکت Saft راه‌‌‌حل‌‌‌های پر‌انرژی و پرقدرت را ارائه می‌‌‌دهد. این باتری‌‌‌ها می‌توانند بیش از ۲۰ سال دوام بیاورند و برای کاربردهایی که جایگزینی آنها دشوار و پرهزینه است،  مانند گاز،  آب،  کنتورهای برق و وسایل اینترنت اشیا مانند سنسورهای محیطی ایده‌‌‌آل هستند. شرکت Saft همچنین قوی‌‌‌ترین سلول‌‌‌ها و باتری‌‌‌های لیتیوم یون (Li-ion) را می‌‌‌سازد که می‌توانند در شرایط خارج از منزل و در دمای شدید،  گرم یا سرد،  کار کنند. آنها می‌توانند به همان اندازه به عنوان یک باتری برای انرژی‌‌‌های تجدید‌‌‌پذیر،  یک باتری دریایی،  یک باتری ماهواره‌ای،  یک باتری مسابقه‌‌‌ای و خیلی بیشتر کار کنند.

باتری‌‌‌های لیتیوم یونی پرانرژی نیز نقش فزاینده‌‌‌ای در کاربردهای انرژی تجدیدپذیر دارند که به زمان تخلیه بیش از دو ساعت نیاز دارند. این باتری‌‌‌های در مقیاس کاربردی که در یک سیستم ذخیره‌‌‌سازی انرژی (ESS) قرار دارند،  انعطاف‌‌‌پذیری شبکه را افزایش می‌‌‌دهند،  سرمایه‌‌‌گذاری زیرساخت‌‌‌ها را کاهش می‌‌‌دهند و جریان‌‌‌های برق را بهینه می‌‌‌کنند. با نگاهی به آینده،  Saft یک شرکت باتری است که تقاضا برای تغییر مرحله‌‌‌ای در عملکرد باتری را تشخیص می‌‌‌دهد. برای دستیابی به این هدف،  ما در تحقیق و توسعه خود برای توسعه نسل اول باتری‌‌‌های صنعتی حالت جامد سرمایه‌‌‌گذاری می‌‌‌کنیم. این باتری‌‌‌ها ترکیبی از هزینه کم،  چگالی انرژی بالا/وزن کم و عمر طولانی را ارائه می‌‌‌کنند که وسایل نقلیه الکتریکی و کاربردهای ذخیره‌‌‌سازی انرژی را به سطح بعدی می‌‌‌برد. سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی (ESS) کاربردهای اصلی در موارد زیر دارد:

ذخیره‌‌‌سازی انرژی‌ برای خدمات شبکه و انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر،  ریزشبکه‌‌‌ها برای کاربردهای تجاری و صنعتی. صنایع،  تحرک و زیرساخت (IMI) کاربردهای اصلی،  برق پشتیبان اضطراری،  در دوچرخه سواری،  در صنعت نفت و گاز،  تولید و توزیع برق،  برق پشتیبان برای صنعت مخابرات،  برقی کردن وسایل نقلیه صنعتی،  برق پشتیبان برای روشنایی،  تهویه مطبوع،  ارتباطات داخلی و کاربردهای ایمنی حیاتی برای راه‌‌‌آهن (مترو،  تراموا،  قطار و …) و  سیستم‌های سیگنالینگ راه‌‌‌آهن.