به گزارش ایسنا، محمد فرزی، معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت امروز در نشست ذخیره سازهای انرژی و نقش آنها در جبران ناترازی انرژی و پایداری شبکه که در سومین روز از نمایشگاه دستاوردهای جهاددانشگاهی برگزار شد، با اشاره به اهمیت ذخیره‌سازهای انرژی در شبکه برق کشور گفت: ضرورت پرداختن به این موضوع نه تنها مربوط به امروز، بلکه نیاز دیروز و آینده کشور است و هر روز تأخیر در این زمینه باعث افزایش ناترازی می‌شود.

وی با بیان اینکه، واقعیت این است که فعالیت‌های ما هنوز از نیاز شبکه عقب‌تر است، تأکید کرد که سیاستگذاران، تصمیم‌گیران و فناوران باید این مسئله را در دستور کار جدی قرار دهند تا مشکلات موجود به نحو مطلوب حل شود.

شکاف توسعه نیروگاهی و افزایش پیک مصرف

این مقام مسئول با ارائه نموداری از میزان توسعه نیروگاه‌های کشور توضیح داد که حتی با پیش‌بینی رشد نیروگاهی و توسعه ۳۰ هزار مگاوات نیروگاه خورشیدی، مشکل ناترازی برق به‌طور کامل حل نخواهد شد.

وی افزود: در سال ۱۴۰۱، سهم نیروگاه‌های بخاری، گازی، سیکل ترکیبی، آبی و اتمی در تولید برق مشخص شده و انرژی‌های تجدیدپذیر هنوز فاصله قابل توجهی با ظرفیت مورد نیاز دارند.

فرزی با تأکید بر رشد ناترازی در شبکه گفت: رشد توسعه نیروگاه‌ها در سال‌های اخیر حدود ۲۲ درصد بوده، در حالی که رشد پیک مصرف ۳۸ درصد گزارش شده است.

وی تصریح کرد که عمده ناترازی و نیاز شبکه در زمان‌های پیک لود رخ می‌دهد و منحنی مصرف ۲۴ ساعته نشان می‌دهد که مصرف‌کنندگان در ساعات مختلف روز و شب الگوی متفاوتی دارند.

مدیریت بار در فصل‌های مختلف

وی با اشاره به اختلاف بار ۲۴ ساعته و تفاوت‌های فصلی در مصرف برق گفت: در طول سال، به ویژه از فروردین تا مهر، بیشترین مصرف حدود ۸۵ تا ۱۰۰ هزار مگاوات و تولید برق بین ۶۵ تا ۷۰ هزار مگاوات است.

فرزی توضیح داد که مدیریت این شکاف در حال حاضر با خاموشی‌های برنامه‌ریزی‌شده و خارج کردن برخی مصرف‌کنندگان از مدار انجام می‌شود.

نقش ذخیره‌سازها در شبکه برق

فرزی ذخیره‌سازهای انرژی را راهکاری مؤثر برای کاهش پیک بار و بهینه‌سازی منحنی بار شبکه معرفی کرد و افزود: این سیستم‌ها می‌توانند انرژی مازاد را در ساعت‌های کم‌باری ذخیره کرده و در ساعات پیک به شبکه تحویل دهند. این ذخیره‌سازها می‌توانند هم در سطح مصرف‌کننده و هم در سطح شبکه پیاده‌سازی شوند و علاوه بر کاهش پیک بار، راندمان نیروگاه‌ها را نیز افزایش دهند.

وی تأکید کرد که نیروگاه‌هایی که در شرایط بیاری یا اورلود کار می‌کنند، راندمان پایینی دارند و ذخیره‌سازها می‌توانند این مسئله را بهبود دهند.

ذخیره‌سازی لوکال انرژی راهکاری برای کاهش تلفات شبکه

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت با تأکید بر اهمیت ذخیره‌سازی انرژی در شبکه برق گفت: شبکه‌هایی که نیاز به انتقال انرژی زیاد از مراکز تولید به مصرف دارند، تلفات قابل توجهی دارند.

وی توضیح داد که اگر بتوان انرژی را در ساعت‌های کم‌باری به‌صورت لوکال ذخیره و در زمان پیک در محل مصرف تحویل داد، بسیاری از مشکلات ناترازی شبکه به‌طور مؤثر حل خواهد شد.

روش‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی

فرزی با اشاره به انواع روش‌های ذخیره‌سازی انرژی، آن‌ها را به دو دسته کلی مکانیکی و مبتنی بر باتری تقسیم کرد.

وی گفت که در ایران از روش‌های مکانیکی مانند نیروگاه‌های پمپاژ-تخلیه استفاده می‌شود که در آن آب در ساعت‌های کم‌باری به سطح بالاتر پمپاژ شده و در ساعت‌های پرباری از طریق توربین‌ها تولید برق می‌کند.

وی همچنین به روش ذخیره‌سازی هوای فشرده و فلایول‌ها به‌عنوان نمونه‌های مکانیکی دیگر اشاره کرد و افزود: این روش‌ها در برخی کاربردها، به ویژه برای ذخیره توان لحظه‌ای، مؤثر هستند.

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت تصریح کرد: در سطح جهانی، ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر باتری یا Battery Energy Storage System به‌سرعت در حال گسترش است و ظرفیت و توان قابل توجهی دارد.

فناوری‌های نوین و کاربردهای آن‌ها

فرزی به نقش کپسیتورها و اولتراکپسیتورها در تأمین توان لحظه‌ای اشاره کرد و گفت: این تجهیزات برای جبران بارهای گذرا، مانند ذخیره انرژی ترمزی در مترو، کاربرد بسیار خوبی دارند؛ اما برای ذخیره انرژی چند ساعته مناسب نیستند. در مقابل، باتری‌های مبتنی بر الکترولیت و سیستم‌های لیتیومی، ظرفیت بالای انرژی و توان لحظه‌ای کافی دارند و به گزینه‌ای جدی در سطح جهانی تبدیل شده‌اند.

وی به نمونه داخلی نیروگاه پمپاژ-تخلیه اشاره کرد که ظرفیت ۱۰۰ مگاوات دارد و سالانه حدود ۱۵۲ مگاوات ساعت انرژی تولید می‌کند و توان تزریق فعال و جبران توان را نیز فراهم می‌آورد.

فرزی توضیح داد که علاوه بر روش‌های مکانیکی، برخی کشورها از ذخیره انرژی با هیدروژن استفاده می‌کنند که می‌تواند در شرایط کم‌باری تولید و در زمان‌های پرباری برای مصارف مختلف به کار گرفته شود.

مقایسه چگالی انرژی و توان ذخیره‌سازها

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت با ارائه نموداری، ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی و توان لحظه‌ای هر روش را مقایسه کرد و گفت: سیستم‌های سنتی مکانیکی چگالی انرژی پایینی دارند و برای رسیدن به مقدار مشخص انرژی، نیاز به حجم بالای تجهیزات دارند. در مقابل، باتری‌های لیتیومی علاوه بر ظرفیت انرژی بالا، توان لحظه‌ای قابل قبول ارائه می‌دهند و به همین دلیل در دنیا به‌طور جدی در حال بهره‌برداری هستند.

فرزی در ادامه تأکید کرد که هدف از بررسی این فناوری‌ها، ابداع یا اختراع جدید نیست بلکه استفاده از روش‌های موجود برای حل مشکلات ناترازی و بهبود عملکرد شبکه برق کشور است.

نقش نیروگاه‌های ذخیره‌ای و باتری‌ها در پشتیبانی شبکه برق

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت با اشاره به ظرفیت نیروگاه‌های مبتنی بر سیستم‌های ذخیره‌ای گفت: این نیروگاه‌ها می‌توانند میزان قابل توجهی انرژی را ذخیره کرده و به‌عنوان پشتیبان شبکه برق عمل کنند، اما توان لحظه‌ای آن‌ها نسبت به ظرفیت ذخیره‌شده ممکن است پایین باشد.

وی با تأکید بر اهمیت باتری‌ها توضیح داد که باتری‌ها از ۱۰۰ وات ساعت در چراغ‌های اضطراری خانگی تا چندین گیگاوات ساعت می‌توانند انرژی ذخیره کنند و این ظرفیت‌ها هم‌اکنون در دنیا به‌طور عملیاتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

فرزی همچنین به ذخیره‌سازی انرژی به صورت هیدروژن اشاره کرد و گفت: این روش به‌ویژه در مناطقی که نیروگاه‌های تجدیدپذیر توسعه یافته‌اند و تولید آن‌ها برنامه‌پذیر نیست، می‌تواند در زمان‌های کم‌باری انرژی تولید و در ساعات پرباری مصرف شود. وی افزود که بخشی از هیدروژن تولیدی می‌تواند حتی به شبکه‌های انتقال گاز تزریق شود و صرفه‌جویی مصرف انرژی را به همراه داشته باشد.

وضعیت ذخیره‌سازهای انرژی در جهان

فرزی گزارشی از وضعیت ذخیره‌سازی انرژی در چند کشور ارائه کرد و گفت: در آمریکا حدود ۲۲ گیگاوات ظرفیت ذخیره انرژی نیروگاهی وجود دارد و تنها در سال ۲۰۲۳ حدود ۶ گیگاوات باتری نصب شده است. برنامه توسعه این کشور برای سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ حدود ۱۲۶ گیگاوات ذخیره‌ساز است که ۵۰ درصد آن به نیروگاه‌های خورشیدی، ۳۰ درصد به باتری و ۱۲ درصد به نیروگاه‌های بادی اختصاص دارد و تنها ۸ درصد باقی‌مانده نیروگاه‌های فسیلی هستند که در حال بازنشست شدن‌ هستند.

 فرزی افزود: در چین، تا پایان سال ۲۰۲۳ حدود ۵۰ گیگاوات ذخیره انرژی نیروگاهی و ۲۱ گیگاوات باتری نصب شده و توسعه این بخش با سرعت بالا ادامه دارد. در آلمان سهم باتری‌ها از ذخیره‌سازها بیشتر از روش‌های سنتی است و حدود ۵۰ تا ۶۰ گیگاوات باتری نصب شده است و استفاده از هیدروژن نیز به‌طور جدی پیگیری می‌شود. در اسپانیا، حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد از ذخیره‌سازی به روش پمپاژ آبی و ۳ تا ۵ درصد به ذخیره‌سازی باتری اختصاص دارد و توسعه باتری‌ها به‌سرعت ادامه دارد. در ژاپن نیز حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد ذخیره انرژی به روش آب پمپاژی است و سهم باتری‌ها ۸ تا ۱۰ درصد است.

گرایش جهانی به ذخیره‌سازهای الکتروشیمیایی

وی تأکید کرد که اکثر کشورها، به جز چین، از تکنولوژی ذخیره‌سازی قدیمی مبتنی بر دو سطح آب با ارتفاع مختلف استفاده کرده‌اند و توسعه این روش‌ها عمدتاً بین دهه‌های ۱۹۷۰ تا ۲۰۰۰ صورت گرفته است. وی افزود که اکنون گرایش اصلی توسعه ذخیره‌سازهای انرژی در دنیا به سمت باتری‌ها، هیدروژن و باتری‌های مبتنی بر جریان الکتروشیمیایی است و این موضوع محور بحث‌های بعدی او خواهد بود.

ذخیره انرژی شیمیایی و باتری‌های جریان برای آینده شبکه برق

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت با اشاره به انواع ذخیره انرژی شیمیایی توضیح داد که در پیل‌های سوختی انرژی عمدتاً به‌صورت هیدروژن ذخیره می‌شود و روش‌هایی مانند ترکیب یا آمیاک‌سازی هیدروژن و تبدیل آن به آمونیاک و بالعکس نیز به کار می‌رود.

وی افزود: باتری‌های جریان، مانند باتری‌های وانادیوم، انرژی را در سیالی از الکترولیت ذخیره می‌کنند و صفحات فعال باتری مقدار کمی انرژی ذخیره می‌کنند.

فرزی به کاربرد این سیستم‌ها در صنعت خودرویی اشاره کرد و گفت: در آینده ممکن است روند شارژ خودروها مشابه پمپ بنزین شود، به‌طوری که الکترولیت شارژ به خودرو منتقل و در آنجا انرژی ذخیره شود. وی همچنین با بیان اینکه اکثر فناوری‌های باتری‌های دما پایین و بالا اکنون توسط لیتیوم تسخیر شده است، تأکید کرد که انرژی استورج‌ها مولد انرژی نیستند و تنها انرژی ذخیره می‌کنند، اما می‌توانند در کنار مولدهای تجدیدپذیر و شبکه برق، نیازهای کم‌باری و پرباری را مدیریت کنند.

نقش ذخیره‌سازهای انرژی در مقیاس‌های مختلف

فرزی توضیح داد که ذخیره‌سازهای انرژی می‌توانند هم در شبکه لوکال، هم در مقیاس خانگی و هم در مقیاس صنعتی نصب شوند و در کنار مولدهای تجدیدپذیر عمل کنند. این تجهیزات قابلیت کنترل و کاهش توان پیک تولید، مدیریت فروش برق با قیمت بهتر، و پیش‌بینی و کنترل تولید را فراهم می‌کنند.

وی تأکید کرد که باتری‌ها امکان برنامه‌پذیری منابع تجدیدپذیر را فراهم می‌کنند و راندمان نیروگاه‌های حرارتی را در شرایط کم‌باری و اورلود افزایش می‌دهند.

قابلیت‌های عملکردی و پاسخ سریع ذخیره‌سازها

فرزی افزود: ذخیره‌سازها می‌توانند انرژی را در شرایط کم‌باری از نیروگاه دریافت و در زمان اورلود به شبکه تحویل دهند، همچنین توان اکتیو مثبت و منفی و توان راکتیو را در محل تولید مدیریت کنند.

وی خاطرنشان کرد که این سیستم‌ها امکان تنظیم و کنترل فرکانس شبکه، پاسخ سریع به تغییرات بار و افزایش ذخیره عملیاتی نیروگاه‌ها را فراهم می‌کنند و بخشی از ظرفیت نیروگاه را برای شرایط گذرا آزاد می‌کنند.

تأثیر ذخیره‌سازها بر توسعه شبکه و کیفیت توان

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت تأکید کرد که توسعه ذخیره‌سازهای انرژی می‌تواند سرمایه‌گذاری در توسعه خطوط و شبکه‌های جدید را به تعویق بیندازد و به عنوان سیستم‌های بلک‌آپ، ابزارهای کنترلی قوی‌تری نسبت به نیروگاه‌های سنتی در اختیار شبکه قرار دهد. همچنین، ذخیره‌سازها می‌توانند ولتاژ شبکه را تنظیم کرده، پیک بار را کاهش دهند و کیفیت توان مصرف‌کنندگان را بهبود بخشند.

افزایش قابلیت اعتماد و کنترل شبکه با ذخیره‌سازهای انرژی
 فرزی با تأکید بر نقش ذخیره‌سازهای انرژی در افزایش قابلیت اعتماد شبکه گفت: این تجهیزات امکان کنترل حداکثری تقاضا و استفاده بهینه از منابع تجدیدپذیر محلی را فراهم می‌کنند. وی افزود که در دنیا، ترجیح اغلب بر مصرف انرژی تولیدشده برای مصارف محلی است و نه صرفاً فروش به شبکه، و ذخیره‌سازها می‌توانند به‌عنوان منابع تغذیه بدون وقفه یا UPS برای مصرف‌کننده‌ها عمل کنند.

فرزی افزود: ذخیره‌سازها دیگر صرفاً به‌عنوان چراغ اضطراری یا UPS شناخته نمی‌شوند، بلکه در شبکه‌های بزرگ برای تنظیم فرکانس، جبران توان راکتیو و به تعویق انداختن توسعه شبکه به کار می‌روند.

وی نمونه‌ای از یکی از نیروگاه‌های قدیمی آمریکا را معرفی کرد که با نصب ذخیره‌سازهای انرژی به ظرفیت فاز اول ۳۰۰ مگاوات و ۱۲۰۰ مگاوات ساعت توانسته برای چهار ساعت انرژی تحویل شبکه دهد و برنامه توسعه آن به ۱۵۰۰ مگاوات و ۶۰۰ مگاوات ساعت رسیده است، رقمی معادل نیم ظرفیت یک نیروگاه اتمی.

فرزی توضیح داد که ذخیره‌سازها می‌توانند به سرعت به تغییرات ولتاژ و فرکانس شبکه پاسخ دهند، نقش سیستم‌های دیسباچینگ را بر عهده بگیرند و محدودیت‌های نیروگاه‌های تجدیدپذیر در کنترل شبکه را جبران کنند.

وی به نمونه‌های صنعتی و تجاری نیز اشاره کرد و گفت: شرکت‌ها با استفاده از ذخیره‌سازها می‌توانند دیماند خود را از نقطه پیک به مصرف متوسط منتقل کنند، مصرف برق خود را از ساعات پیک به ساعات کم‌باری جابجا کنند و از ذخیره‌سازها به‌عنوان بک‌آپ پاور استفاده کنند. فرزی نمونه‌ای از میکروسافت در آریزونا را معرفی کرد که ۲۵۰ مگاوات باتری نصب کرده است تا علاوه بر رفع نیازهای داخلی، به شبکه در مدیریت ولتاژ و فرکانس کمک کند و درآمدزایی داشته باشد.

وی تأکید کرد که در بخش خانگی، ذخیره‌سازها به سرعت در حال توسعه هستند و مصرف‌کنندگان می‌توانند انرژی تولیدشده از منابع تجدیدپذیر را ذخیره کرده و در ساعات پیک استفاده کنند. محصولات شناخته‌شده‌ای مانند Tesla Powerwall نمونه‌ای از این کاربرد هستند که فضای کم اشغال می‌کنند و بدون نیاز به تابش مستقیم خورشید یا تجهیزات پیچیده، انرژی را ذخیره و تحویل می‌دهند.

ساختار و اجزای سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی

فرزی به ساختار ذخیره‌سازهای انرژی اشاره کرد و گفت: این سیستم‌ها شامل ماژول‌های باتری، سیستم مدیریت باتری، اینورتر متصل به شبکه، ترانسفرماتورهای اتصال به شبکه و سیستم‌های کنترل انرژی هستند. وی افزود که بسیاری از شرکت‌های خدمات IT و مخابرات اکنون به سمت نصب ذخیره‌سازهای لوکال با حجم و اندازه بزرگ رفته‌اند تا مشکلات قطع برق را حل کنند.

معاون فناوری جهاددانشگاهی علم و صنعت تأکید کرد که توان و تجربه جهاددانشگاهی علم و صنعت امکان تولید سریع ذخیره‌سازهای انرژی در ابعاد بزرگ را فراهم کرده و این تجهیزات می‌توانند به سرعت به نیازهای شبکه پاسخ دهند.

انتهای پیام