تعد أنظمة تخزين الطاقة مكونات أساسية لحلول طاقة البناء خارج الشبكة، مما يتيح تسوية الأحمال، وإزاحة الديزل، والتكامل المتجدد. تعتمد مواقع البناء التي لا تتمتع بإمكانية الوصول إلى الشبكة على الطاقة المخزنة للحفاظ على الإنتاجية من خلال الحمل العابر ومتطلبات الإضاءة خارج ساعات العمل. يعمل نظام تخزين الطاقة كحاجز بين مصادر التوليد المتغيرة وأحمال البناء الديناميكية.
تتطلب مشاريع البناء خارج الشبكة عادةً سعة تخزينية تعادل 1.5 إلى 3 أضعاف مدة الحمل القصوى يوميًا. يتطلب الموقع ذو الحمل الأقصى الذي يبلغ 500 كيلووات والتشغيل اليومي لمدة 8 ساعات ما بين 2000 إلى 4000 كيلووات في الساعة من التخزين القابل للاستخدام لتقليل استهلاك الديزل بشكل فعال. تصمم INJET HanCang أنظمة تخزين ذات حجم مناسب لملفات التحميل الخاصة بالموقع مع هامش سعة بنسبة 20 بالمائة لتقادم البطارية.
تهيمن بطاريات الليثيوم أيون على تطبيقات البناء بسبب كثافة الطاقة العالية ودورة الحياة الطويلة وانخفاض التكاليف. توفر كيمياء LFP أفضل توازن للسلامة ودورة الحياة والاستقرار الحراري لظروف موقع البناء. تتحمل بطاريات LFP درجات الحرارة المحيطة من -20 إلى 60 درجة مئوية مع الإدارة الحرارية النشطة وتقدم ما بين 5000 إلى 8000 دورة بعمق تفريغ يصل إلى 80 بالمائة.
توفر بطاريات النيكل والمنغنيز والكوبالت كثافة طاقة أعلى (250 إلى 300 واط/ساعة لكل كيلوغرام) ولكن دورة حياة أقصر (2000 إلى 3000 دورة) واستقرارًا حراريًا أقل. هذه مناسبة للمواقع ذات المساحة المحدودة وركوب الدراجات اليومية المعتدلة. تظل بطاريات الرصاص الحمضية قيد الاستخدام في التطبيقات منخفضة التكلفة ولكنها تتطلب استبدالًا وصيانة أكثر تكرارًا. يوفر INJET HanCang إرشادات اختيار البطارية بناءً على مدة المشروع ومتطلبات ركوب الدراجات وقيود الميزانية.
يتبع تحديد حجم تخزين الطاقة منهجية منظمة تبدأ بجمع بيانات الحمل وتحليلها. تسجل أجهزة تسجيل الطاقة الطلب على فترات زمنية مدتها 15 ثانية على مدار 7 إلى 14 يومًا لالتقاط أنماط التحميل اليومية والأسبوعية. يحدد تحليل ملف تعريف الحمل ذروة الطلب ومتوسط الحمل ومدة الأحداث عالية الطاقة.
تحدد حسابات الحجم سعة التخزين المطلوبة لنقل الحمل أو توفير طاقة احتياطية أو تمكين عملية إيقاف تشغيل المولد. يوفر نظام التخزين بقدرة 2 ميجاوات في الساعة مع خرج طاقة بقدرة 1 ميجاوات ساعتين من النسخ الاحتياطي للحمل الكامل أو 4 ساعات عند تحميل بنسبة 50 بالمائة. تم ضبط عمق التفريغ على 80 بالمائة لتحقيق التوازن بين استخدام السعة وعمر الدورة. تقوم أدوات برنامج INJET HanCang بأتمتة حسابات الحجم باستخدام أهداف الموثوقية المحددة من قبل المستخدم.
يعمل تخزين الطاقة المتكامل مع مولدات الديزل في ثلاثة تكوينات أساسية. التكوين الأول هو ذروة الحلاقة، حيث يوفر التخزين الطاقة أثناء أحداث التحميل العالي قصيرة المدة، مما يقلل من متطلبات حجم المولد. يؤدي خفض الذروة عادةً إلى تقليل قدرة المولد بنسبة 25 إلى 40 بالمائة وتوفير الوقود بنسبة 18 إلى 22 بالمائة.
التكوين الثاني هو تجانس الحمل، حيث يمتص التخزين تقلبات الحمل السريعة ويظل خرج المولد ثابتًا. وهذا يقلل من الضغط الميكانيكي للمولد ويحسن كفاءة الاحتراق. التكوين الثالث هو تشغيل المولد، حيث يوفر التخزين الطاقة خلال فترات الحمل المنخفض مع إيقاف تشغيل المولد لمدة 4 إلى 6 ساعات يوميًا، مما يوفر توفيرًا في الوقود بنسبة 30 إلى 45 بالمائة. تقوم وحدات التحكم INJET HanCang تلقائيًا بتحديد أوضاع التشغيل بناءً على ظروف التحميل.
تستفيد مواقع البناء خارج الشبكة التي تتمتع بموارد كافية من الطاقة الشمسية من تكامل التخزين الكهروضوئي لتزويد الأحمال أثناء النهار وشحن البطاريات. تحقق مجموعة الطاقة الشمسية بقدرة 1 ميجاوات مع تخزين 2.5 ميجاوات في الساعة اختراقًا متجددًا بنسبة 65 إلى 75 بالمائة في المواقع ذات 5 ساعات ذروة للشمس. ينخفض وقت تشغيل المولد من 8,760 إلى 2,500 ساعة سنويًا، مما يقلل من استهلاك الوقود بمقدار 250,000 إلى 350,000 لترًا سنويًا.
تتطلب المجموعة الشمسية ما يقرب من 8000 متر مربع من الأرض لتركيب أرضي بقدرة 1 ميجاوات، مع اتجاه منحدر ضمن 15 درجة مثالية. تستخدم تركيبات الأسطح والمرآب الهياكل الموجودة حيثما كان ذلك متاحًا. توفر INJET HanCang أنظمة تخزين الطاقة الشمسية مع حوامل تتبع وتوجيه محسّن لظروف موقع البناء.
تعتمد اقتصاديات تخزين الطاقة للبناء خارج الشبكة على تكاليف وقود المولدات، وتكاليف رأس مال التخزين، وساعات التشغيل، وتوافر الطاقة المتجددة. يتكلف نظام التخزين النموذجي بقدرة 1 ميجاوات / 2 ميجاوات في الساعة ما بين 580.000 إلى 720.000 دولارًا أمريكيًا لبطاريات LFP بما في ذلك العاكسات وأنظمة التحكم. يصل التوفير السنوي في الوقود في موقع يستهلك 400,000 لتر سنويًا إلى 320,000 إلى 400,000 دولار أمريكي بأسعار الديزل التي تتراوح بين 0.80 دولار أمريكي إلى 1.00 دولار أمريكي للتر الواحد.
وتتراوح فترة الاسترداد البسيطة من 18 إلى 36 شهرًا حسب الاستخدام وأسعار الوقود. يتراوح معدل العائد الداخلي لمشاريع التخزين من 18 إلى 35 بالمائة خلال فترة تحليل مدتها 10 سنوات. يضيف استبدال البطارية في العام الثامن ما بين 25 إلى 30 بالمائة إلى التكلفة الأولية ولكنه يزيد من عمر النظام إلى 12 إلى 15 عامًا. تتضمن نماذج INJET HanCang المالية جميع مكونات التكلفة وتوقعات أسعار الوقود المحلية.
تتطلب أنظمة تخزين الطاقة مراقبة مستمرة لمؤشرات الأداء الرئيسية بما في ذلك إنتاجية الطاقة وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا والحالة الصحية والتوافر. تتراوح كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا لأنظمة LFP عادةً من 92 إلى 94 بالمائة عند الطاقة المقدرة ومن 95 إلى 96 بالمائة عند نصف الحمل. يتنبأ تتبع الحالة الصحية بالقدرة المتبقية بناءً على الإنتاجية التراكمية وتاريخ درجة الحرارة.
يتضمن التحقق من الأداء اختبارات القدرة على فترات زمنية مدتها 3 أشهر خلال السنة الأولى، ثم سنويًا بعد ذلك. يشير معدل تدهور القدرة الذي يقل عن 2 بالمائة سنويًا إلى التشغيل العادي، في حين تشير المعدلات التي تتجاوز 3 بالمائة إلى مشكلات محتملة في الصيانة. توفر INJET HanCang لوحات تحكم للمراقبة عن بعد مع تنبيهات أداء تلقائية وتوقعات للتدهور.
تمثل منشآت تخزين الطاقة في مواقع البناء مخاطر الحريق التي تتطلب استراتيجيات تخفيف شاملة. يجب أن تشتمل حاويات البطاريات على أنظمة نشطة لإخماد الحرائق باستخدام تقنيات الهباء الجوي أو العامل النظيف أو رذاذ الماء. تعمل أنظمة الكشف عن الانفلات الحراري على مراقبة درجات حرارة الخلايا وتركيزات الغاز وتغيرات الضغط لتوفير إنذار مبكر.
تعد المسافات الفاصلة بين حاويات البطاريات 3 أمتار و 10 أمتار من المباني المشغولة من المتطلبات القياسية. تتضمن خطط الاستجابة للطوارئ إجراءات الإخلاء، وبروتوكولات إخطار إدارة الإطفاء، ومفاتيح إيقاف التشغيل الخارجية. تشتمل أنظمة التخزين INJET HanCang على طبقات متعددة من حماية السلامة لمنع واحتواء الأحداث الحرارية.
تصل أنظمة تخزين الطاقة المخصصة للإنشاءات خارج الشبكة إلى الموقع في شكل حاويات أو وحدات تتطلب تفريغ الرافعة وتحديد موضعها. تزن حاوية سعة 20 قدمًا بسعة تخزينية تبلغ 1 ميجاوات في الساعة ما بين 15 إلى 18 طنًا متريًا وتتطلب إعداد لوحة مستوية. يشمل التوصيل البيني كابلات الطاقة وخطوط اتصالات البيانات والتوصيلات الأرضية.
يتراوح وقت التثبيت من التسليم إلى التشغيل من 2 إلى 5 أيام اعتمادًا على إمكانية الوصول إلى الموقع وتعقيد النظام. تتضمن اختبارات ما قبل التشغيل اختبارات مقاومة العزل، والتحقق من القطبية، واختبار الاتصالات. تقدم INJET HanCang خدمات الإشراف على التركيب والتشغيل لجميع مشاريع التخزين.
قام مشروع بناء خط أنابيب بطول 300 كيلومتر في منغوليا بنشر تخزين الطاقة لـ 12 معسكر بناء على طول الطريق. يتطلب كل معسكر ما بين 200 إلى 500 كيلوواط من الطاقة لمعدات اللحام والإضاءة وأماكن المعيشة. بلغ إجمالي سعة التخزين المثبتة في المخيمات 4.8 ميجاوات في الساعة مع إنتاج طاقة يبلغ 2.4 ميجاوات.
وانخفض استهلاك الديزل من 1.2 مليون لتر سنويا إلى 720 ألف لتر، وهو ما يمثل انخفاضا بنسبة 40 في المائة. تم تشغيل أنظمة التخزين بنسبة توافر بلغت 97.5 بالمائة خلال المشروع الممتد لمدة 36 شهرًا، مع 14 يومًا فقط من التوقف غير المجدول. قامت شركة INJET HanCang بتزويد جميع أنظمة التخزين بالتحكم المتكامل والمراقبة عن بعد عبر وصلة القمر الصناعي.
يجب أن تتوافق منشآت تخزين الطاقة في مواقع البناء مع القوانين الكهربائية المحلية ولوائح السلامة من الحرائق والمتطلبات البيئية. تتطلب طلبات الحصول على التصاريح عادةً رسومات هندسية وتصميمات إخماد الحرائق ووثائق الاستجابة للطوارئ. تعد اتفاقيات ربط المرافق ضرورية إذا كان الموقع متصلاً بطاقة الشبكة في أي وقت.
تنطبق المعايير الدولية، بما في ذلك IEC 62485 لسلامة البطاريات، وUL 9540 لأنظمة تخزين الطاقة، وISO 13849 لأنظمة التحكم، على معظم المنشآت. قد تشمل التصاريح الخاصة بالموقع بدلات الضوضاء، والموافقات المؤقتة على الهياكل، وتصاريح تخزين الوقود. تساعد INJET HanCang في توثيق الامتثال التنظيمي لجميع مواقع المشروع.
توفر بطاريات الحياة الثانية من السيارات الكهربائية فرصًا لخفض التكلفة لتطبيقات البناء، حيث تقل الأسعار بنسبة 40 إلى 60 بالمائة عن البطاريات الجديدة. توفر بطاريات السيارات الكهربائية المعاد استخدامها ما بين 70 إلى 80 بالمائة من سعتها الأصلية مع الحصول على الشهادات والاختبارات المناسبة. ويتزايد توافر بطاريات الحياة الثانية مع نمو اعتماد السيارات الكهربائية، ومن المتوقع أن تصل القدرة المتقاعدة إلى 200 جيجاوات ساعة بحلول عام 2030.
وحدات التخزين المتنقلة التي تتمتع بقدرات نقل مستقلة قيد التطوير لتطبيقات البناء التي تتطلب تغييرات متكررة في الموقع. تشتمل هذه الوحدات على آليات التحميل الذاتي وتحديد المواقع المعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للنشر السريع. تستكشف INJET HanCang تطبيقات البطاريات ذات العمر الثاني وحلول التخزين المحمولة من خلال شراكات الصناعة.