به گزارش برق نیوز، با افزایش تقاضای برق، ضرورت تأمین پایدار انرژی و توسعه استفاده از منابع تجدیدپذیر، ذخیره‌سازی انرژی به یکی از محور‌های مهم برنامه‌ریزی و تحول در صنعت برق تبدیل شده است.
نوسان در میزان تولید برق نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، محدودیت ظرفیت تولید در ساعات اوج مصرف و ضرورت ایجاد تعادل مستمر میان تولید و مصرف، اهمیت بهره‌گیری از فناوری‌هایی را دوچندان کرده است که امکان ذخیره انرژی و استفاده از آن در زمان مورد نیاز را فراهم می‌کنند.
ذخیره‌ساز‌های انرژی با جذب و نگهداری انرژی در زمان مازاد تولید و تزریق آن به شبکه در دوره‌های افزایش تقاضا یا کاهش تولید، می‌توانند نقش مؤثری در بهبود مدیریت بار، افزایش پایداری شبکه برق و کاهش محدودیت‌های بهره‌برداری از نیروگاه‌های تجدیدپذیر ایفا کنند.
این فناوری‌ها در قالب راهکار‌های متنوعی از جمله باتری‌های الکتروشیمیایی، نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای و سامانه‌های ذخیره‌سازی حرارتی توسعه یافته‌اند و هر یک متناسب با ظرفیت، مدت‌زمان ذخیره‌سازی و نیاز شبکه، کاربرد‌های متفاوتی دارند.
در این چارچوب، توسعه ذخیره‌ساز‌های انرژی صرفاً به معنای ایجاد ظرفیت جدید برای نگهداری برق نیست، بلکه ابزاری برای افزایش انعطاف‌پذیری شبکه، بهینه‌سازی بهره‌برداری از ظرفیت‌های موجود و تسهیل توسعه انرژی‌های پاک به شمار می‌رود؛ ظرفیتی که می‌تواند در کنار توسعه تولید، مدیریت مصرف و تقویت زیرساخت‌های شبکه، بخشی از راهکار‌های صنعت برق برای پاسخ‌گویی به نیاز‌های فزاینده انرژی کشور باشد.
ذخیره‌ساز‌های برق از جمله فناوری‌های مهم در مدیریت شبکه‌های انرژی هستند که امکان نگهداری انرژی در زمان تولید مازاد و استفاده از آن در زمان افزایش تقاضا یا کاهش تولید را فراهم می‌کنند. این سامانه‌ها با ایجاد انعطاف‌پذیری در تأمین برق، می‌توانند به مدیریت ناترازی تولید و مصرف، افزایش پایداری شبکه و بهره‌برداری مؤثرتر از ظرفیت نیروگاه‌ها کمک کنند.
ذخیره‌ساز‌های برق چگونه کار می‌کنند؟
فرآیند عملکرد ذخیره‌ساز‌های برق را می‌توان در سه مرحله اصلی دریافت انرژی، ذخیره‌سازی و بازگرداندن انرژی به شبکه یا مصرف‌کننده تشریح کرد. در مرحله نخست، انرژی الکتریکی در زمان‌هایی مانند نیمه شب‌ها که تولید از مصرف بیشتر است و یا برق با هزینه کمتری در دسترس قرار دارد، به سامانه ذخیره‌سازی منتقل می‌شود. این انرژی با توجه به نوع فناوری، به شکل شیمیایی، مکانیکی، حرارتی یا در قالب‌های دیگر نگهداری می‌شود. در مرحله بعد، در ساعات اوج مصرف مانند اواسط روز‌های گرم سال که تقاضا افزایش می‌یابد یا زمانی که به هر دلیل مانند شب هنگام که پنل‌های خورشیدی تولید ندارند و تولید برق کاهش پیدا می‌کند، انرژی ذخیره‌شده آزاد می‌شود و در اختیار شبکه یا مصرف‌کننده قرار می‌گیرد.
برای مثال، در سامانه‌های باتری‌محور، برق ورودی از طریق تجهیزات الکترونیکی قدرت به جریان و ولتاژ مناسب برای شارژ باتری تبدیل می‌شود. هنگام نیاز به برق، انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در باتری دوباره به انرژی الکتریکی تبدیل شده و از طریق مبدل‌ها به شبکه تزریق می‌شود.
در نیروگاه‌های تلمبه‌ذخیره‌ای نیز از برق مازاد برای پمپاژ آب به مخزنی در ارتفاع بالاتر استفاده می‌شود؛ سپس در زمان نیاز، آب از ارتفاع پایین آمده و با چرخاندن توربین، برق تولید می‌کند که نمونه‌ای از آن مورد در سد سیاه بیشه در کشور وجود دارد.
ذخیره‌ساز‌های برق چه کاربردی دارند؟
یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های ذخیره‌ساز‌های برق، کمک به مدیریت اوج مصرف است. در ساعات اوج تقاضا که فشار بیشتری بر شبکه وارد می‌شود، ذخیره‌ساز‌ها می‌توانند بخشی از برق مورد نیاز را تأمین کنند و به کاهش بار شبکه و نیاز به استفاده از ظرفیت‌های گران‌تر تولید کمک کنند.
کاربرد دیگر این فناوری‌ها، تسهیل بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر است. تولید برق خورشیدی و بادی به شرایط جوی وابسته است و همواره با الگوی مصرف هم‌زمان نیست.
ذخیره‌ساز‌ها امکان نگهداری بخشی از برق تولیدشده در ساعات آفتابی یا هنگام وزش باد و استفاده از آن در ساعات دیگر، از جمله پس از غروب خورشید، را فراهم می‌کنند. به این ترتیب، امکان استفاده مؤثرتر از ظرفیت نیروگاه‌های تجدیدپذیر افزایش می‌یابد.
از سوی دیگر، ذخیره‌ساز‌ها می‌توانند در تنظیم فرکانس، کنترل نوسان‌های کوتاه‌مدت شبکه، مدیریت تغییرات ناگهانی تولید و مصرف و تأمین برق پشتیبان برای برخی تأسیسات حیاتی نقش داشته باشند. البته میزان اثرگذاری آنها به ظرفیت سامانه، سرعت پاسخ‌گویی، مدت‌زمان تخلیه و نحوه اتصال به شبکه بستگی دارد.
آیا ذخیره‌ساز‌ها می‌توانند ناترازی برق را برطرف کنند؟
ذخیره‌ساز‌های برق به‌تنهایی تولیدکننده انرژی اولیه نیستند؛ بلکه انرژی را در یک زمان دریافت و در زمان دیگری عرضه می‌کنند. از آنجا که فرآیند ذخیره‌سازی و بازیابی انرژی با مقداری اتلاف همراه است، برق قابل تحویل معمولاً کمتر از انرژی مصرف‌شده برای شارژ سامانه خواهد بود. با این حال، استفاده از این فناوری‌ها می‌تواند با جابه‌جایی زمانی عرضه برق، کاهش فشار در ساعات اوج مصرف و افزایش قابلیت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، به مدیریت ناترازی کمک کند.
بنابراین، توسعه ذخیره‌ساز‌های برق باید در کنار افزایش ظرفیت تولید، بهبود زیرساخت‌های انتقال و توزیع، مدیریت مصرف و توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر دنبال شود. انتخاب فناوری مناسب نیز مستلزم بررسی عواملی مانند هزینه سرمایه‌گذاری، ظرفیت ذخیره‌سازی، طول عمر، بازده، مدت‌زمان تأمین برق و نیاز‌های عملیاتی شبکه است.
بدیهی است که استفاده از ذخیره ساز‌ها با توجه به اتکای کشور بر نیروگاه‌های تجدیدپذیر خورشیدی و همچنین تاثیر شرایط اقلیمی بر اوج مصرف بار می‌تواند کمک به سزایی در پایداری شبکه برق کشور داشته باشد.
برنامه‌های وزارت نیرو برای ذخیره ساز‌ها چیست؟
چندی پیش بود که اولین ذخیره ساز انرژی کشور با فناوری باتری لیتیوم-یون و با بهره گیری از سیستم‌های خنک کننده توسط توزیع نیروی برق تهران بزرگ به کار گرفته شد. این ذخیره ساز که به نوعی می‌توان آن را یک باطری خیلی بزرگ در نظر گرفت در واقع وظیفه دارد که در زمان کم باری برق را در خود ذخیره کرده و در زمان اوج مصرف به شبکه توزیع برق تحویل دهد.
هر چند که هدف اصلی از به‌کارگیری این ذخیره‌ساز، مدیریت بهینه اوج بار و افزایش پایداری شبکه توزیع پایتخت است، اما می‌توان از این سامانه برای مشارکت در کنترل فرکانس و ولتاژ، کمک به پیک‌سایی و همچنین کاهش خاموشی‌های ناخواسته نیز بهره‌گیری کرد.
مینو غلامی، مجری طرح ذخیره‌ساز‌های انرژی ساتبا در خصوص توسعه ذخیره ساز‌های انرژی گفت: باطری‌های بزرگ مقیاس متداول‌ترین ذخیره ساز‌های انرژی در کشور هستند که می‌توانند با قرار گرفتن در کنار نیروگاه‌ها بخصوص نیروگاه‌های تجدیدپذیر به انجام وظایف خود از جمله کنترل فرکانس و همچنین مدیریت پیک بار شبکه بپردازند.
مجری طرح ذخیره‌ساز‌های انرژی ساتبا با اشاره به اهمیت این تجهیز در نیروگاه‌های خورشیدی گفت: این امکان به حدود ۱۰ نیروگاه بزرگ مقیاس توانایی ذخیره سازی برق علاوه بر تولید آن را می‌دهد.
باید توجه داشت که حدود ۹۰ درصد خاموشی‌هایی که به دلیل ناپایداری شبکه در جهان به وجود آمده به دلیل ناپایداری ذاتی نیروگاه تجدیدپذیر بوده و این خود گواهی بر اهمیت به کارگیری ذخیره ساز‌ها است.
وی افزود: در همین راستا توانیر طی مجوز‌های اعطائی این مهم را به نیروگاه‌های تجدیدپذیر به عنوان یک قانون الزامی ابلاغ می‌کند که بایستی به میزان ۲۰ درصد ظرفیت نیروگاه، ذخیره ساز انرژی نیز در کنار نیروگاه‌ها برای حفظ پایداری شبکه نصب شود.
وی ادامه داد: ۱۰ سایت بزرگ نیروگاه تجدیدپذیر از این حیث برای توسعه ذخیره ساز‌ها در نظر گرفته شده‌اند. همچنین در مجموعه وزارت نیرو و سایر شرکت‌های تابعه آن همچنین پژوهشگاه نیرو این اتفاق نظر و اراده برای همکاری به وجود آمده است.
غلامی افزود: در همین راستا برنامه ریزی‌ها برای بکارگیری ۵۰۰ مگاوات ساعت ذخیره ساز برق در نیروگاه‌های خورشیدی انجام شده است که ۶۰ درصد این میزان تا پایان سال جاری و باقی مانده آن اوایل سال بعد وارد مدار بهره برداری خواهد شد.
وزارت نیرو به تقویت بعد اقتصادی ذخیره ساز‌ها می‌پردازد
مجری طرح ذخیره‌ساز‌های انرژی ساتبا با اشاره به اهمیت رشد بعد اقتصادی احداث و توسعه ذخیره ساز‌ها گفت: مجموعه وزارت نیرو و شرکت توانیر با همکاری پژوهشگاه نیرو در حال برنامه‌ریزی برای توسعه مدل‌های اقتصادی هستند تا احداث ذخیره ساز‌های انرژی برای سرمایه‌گذاران جذاب و با صرفه اقتصادی شود.
وی تاکید کرد: باید توجه داشت که در بسیاری از کشور‌های توسعه یافته از جمله چین و ایالات متحده احداث ذخیره ساز‌ها حتی از میزان احداث نیروگاه‌های تجدیدپذیر نیز پیشی گرفته است و خود گواهی بر اهمیت این سامانه‌ها است. در ایران نیز استفاده از سامانه‌های ذخیره ساز امروز یک الزام است و بایستی هم گام با توسعه شبکه تولید و توزیع انرژی به توسعه این مهم نیز بپردازیم. تا علاوه بر مدیریت بهینه اوج بار، افزایش پایداری شبکه توزیع هم در سراسر کشور محقق شود.
منبع: برق نیوز