في كل صيف، وفي هذه الأيام حتى في الفصول الأخرى، يواجه مدير الإنتاج في المنطقة الصناعية رسالة نصية قصيرة أو تعميماً: «قيود استهلاك الكهرباء للصناعات في أيام...». بالنسبة لورشة صغيرة في المنطقة الصناعية عباس أباد أو مصنع متوسط في البرز، أصفهان وتبریز، هذا يعني توقف خط الإنتاج، ومواد نصف مشتعلة في القوالب، وغرفة تبريد بدون كهرباء وعمالاً يتم دفع أجورهم ولكن دون إنجاز أي إنتاج. كان مولد الديزل هو الاستجابة الشائعة الوحيدة، لكن الديزل، والصوضاء، والصيانة، ووقت التشغيل تكلف أيضاً.
تم كتابة هذا المقال لأصحاب الورش والمديرين الفنيين ومهندسي الكهرباء في المصانع الذين يرغبون في معرفة المكان الذي يكون فيه نظام تخزين الطاقة ببطارية فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) مفيداً حقاً وأين لا يكون كذلك.
لنكن واقعيين أولاً: البطارية لا تشغل المصنع بأكمله
لا يمكن إبقاء مصنع يحمل عدة مئات من الكيلووات من الأحمال المحركية مضاءً لعدة ساعات باستخدام البطارية وحدها؛ فكلفتها ليست منطقية. وعادة ما يكون الدور الصحيح لنظام التخزين في الصناعة أحد هذه الأدوار:
- الحفاظ على الأحمال الحساسة: PLC، الخوادم، الكاميرات، نظام التحكم، الإضاءة الطارئة ومعدات المختبرات التي تتلف أو تعيد تعيين نفسها حتى مع انقطاع لعدة ثوانٍ.
- الجسر حتى يتم تشغيل المولد: تدخل البطارية في الدائرة الكهربائية في نفس اللحظة التي ينقطع فيها التيار ويبدأ المولد في العمل بهدوء واستقرار؛ ولن يتسبب الانقطاع القصيرة بعد ذلك في احتراق القالب أو تلف دفعة الإنتاج.
- إدارة الأحمال: الشحن في ساعات انخفاض الأحمال الاستهلاكية والاستهلاك في ساعات ذروة الحمل أو ساعات القيود، حتى لا يتم تجاوز سقف الطلب الكهربائي (الديमांड).
- الدمج مع ألواح الطاقة الشمسية على سقف المستودع: تخزين إنتاج فترة الظهيرة لساعات بعد الظهر.
قسم أحمال المصنع إلى ثلاث فئات
| فئة | نموذج | الحل المقترح |
|---|---|---|
| حرج وحساس | PLC، الخوادم، الشبكة، الكاميرات، الإضاءة الطارئة، التحكم في الفرن | مخزن الطاقة بالبطارية مع مفتاح تحويل سريع |
| مهم ولكن يمكن تأجيله لفترة قصيرة | غرفة التبريد، ضاغط الهواء، المضخات، جزء من خط التعبئة والتغليف | بطارية للربط المؤقت + مولد لفترة طويلة |
| ثقيل وقابل للتوقف | المكابس الكبيرة، الأفران الحثية، المطاحن، اللحام | التخطيط الإنتاجي بناءً على جدول القيود |
معظم المشاريع التي تفشل لم تبدأ من هذا الجدول؛ فقد أراد صاحب العمل أن يظل «كل شيء» قيد التشغيل وأصبحت السعة المطلوبة غير واقعية.
احسب الكيلووات والساعة-كيلووات بشكل منفصل
هناك رقمان حاسمان: القدرة (كيلووات) أي مجموع الأحمال التي تعمل في نفس الوقت، و الطاقة (كيلووات-ساعة) أي القدرة مضروبة في الساعات التي يجب تغطيتها.
مثال بسيط: إذا كان الحمل الحرج لورشة العمل هو 20 كيلووات وأردت تجاوز فترة تقييد لمدة ساعتين بدون مولد، فأنت بحاجة إلى حوالي 40 كيلووات-ساعة من الطاقة المفيدة. مع أخذ خسائر العاكس في الاعتبار وحقيقة أننا لا نفرغ البطارية حتى الصفر، يجب أن تكون السعة الاسمية للبطارية أكبر بنوالي 20 إلى 25 بالمائة؛ أي حوالي 50 كيلووات-ساعة. إذا كان دور البطارية هو مجرد الربط المؤقت حتى تشغيل المولد، فيمكن أن تكون هذه السعة أصغر بكثير ويتم التركيز على القدرة اللحظية وتيار بدء تشغيل المحركات.
للتحويلات السريعة للوحدات، يمكنك استخدام حاسبة من كيلووات إلى كيلووات-ساعة و حاسبة من كيلووات إلى أمبير استخدم.
لماذا تتجه الصناعة نحو نظام الجهد العالي؟
في السعات التي تبلغ عشرات الكيلوواط-ساعة، تتطلب بطارية الـ 48 فولتاً تيارات ضخمة جداً وكابلات سميكة. أنظمة الجهد العالي مع العاكسات ثلاثية الطور التجارية تعمل على تقليل التيار، خفض الفوضى، وجعل التركيب أكثر ترتيباً. ولهذا السبب، بالنسبة للورش والمصانع الصغيرة والمتوسطة، فإن خيارات مثل بطارية جهد عالي 614.4 فولت مع 62.6 كيلوواط-ساعة و بطارية قياسية (وحدوية) بجهد عالي تعتبر نقطة بداية أكثر منطقية. بالنسبة للوحدات الأصغر، مثل ورشة ذات عنابر فردية أو مكتب فني، فإن البطاريات القائمة بطارية ليثيوم عمودية تكون كافية ومناسبة أيضاً.
LiFePO4 في بيئة المصنع
- سلامة حرارية أفضل مقارنة بالعديد من التركيبات الكيميائية الأخرى للويثيوم؛ وهو أمر مهم لبيئة العنبر حيث تكون درجات الحرارة مرتفعة.
- عمر دورة مرتفع: إذا كان سيتم شحنها وتفريغها كل يوم تقریباً (نقل الاستهلاك)، فإن بطارية الرصاص الحمضية ستتراجع بسرعة كبيرة.
- BMS و مانیتورینگ: برای تیم فنی کارخانه، دیدن وضعیت سلول‌ها و هشدارها اهمیت دارد؛ در انتخاب، ارتباط BMS با اینورتر را حتماً بپرسید.
نکات محیط گرم را در مطلب باتری LiFePO4 در گرمای ۴۵ درجه مفصل نوشته‌ایم؛ در سوله‌های جنوب و مرکز ایران، اتاق باتری باید تهویه یا خنک‌کاری داشته باشد.
ترکیب با ژنراتور و پنل خورشیدی
در بیشتر کارخانه‌های ایران بهترین معماری ترکیبی است: باتری برای لحظه قطع و بارهای حساس، ژنراتور برای قطعی طولانی، و پنل خورشیدی روی سقف سوله برای کم کردن مصرف روزانه و شارژ باتری. با این ترکیب، ژنراتور کمتر کار می‌کند، کمتر گازوئیل می‌سوزاند و ساعت‌های طولانی بی‌بار روشن نمی‌ماند. برای انتخاب پنل در مقیاس تجاری، راهنمای اندازه پنل خورشیدی شاهدها.
چک‌لیست قبل از استعلام
- فهرست بارهای بحرانی با توان هر کدام (از پلاک دستگاه یا اندازه‌گیری با کلمپ‌متر)؛
- تک‌فاز یا سه‌فاز بودن بارها و وجود موتورهای با جریان راه‌اندازی بالا؛
- مدت معمول محدودیت در منطقه شما و ساعت‌های آن؛
- وجود یا نبود ژنراتور و ظرفیت آن؛
- فضای نصب، دمای محیط و فاصله تا تابلو اصلی؛
- آیا پنل خورشیدی دارید یا در برنامه است؟
ملخص
ذخیره‌ساز انرژی برای کارخانه جایگزین کامل برق شبکه نیست، اما می‌تواند جلوی گران‌ترین ضررهای قطعی را بگیرد: ریست شدن کنترلرها، خرابی بچ تولید، از دست رفتن داده و توقف بی‌برنامه. با تفکیک درست بار، محاسبه جداگانه kW و kWh و انتخاب سیستم ولتاژ بالا LiFePO4، می‌توان راه‌حلی متناسب با بودجه یک کارگاه یا کارخانه متوسط ساخت.
فهرست بارها، ساعات محدودیت و مشخصات ژنراتور فعلی را از طریق نموذج الاتصال بفرستید تا تیم Enerternal ظرفیت و پیکربندی مناسب را پیشنهاد دهد. کنترل کیفیت تولید ما را هم در صفحه مراقبة الجودة .