SOLARTODO 300kWh Off-Grid Microgrid LFP: المواصفات الفنية للمنتج

1.0 المقدمة: الاستقلالية الطاقية لمستقبل مرن

تعتبر SOLARTODO 300kWh Off-Grid Microgrid حلاً متكاملاً ومعبأً لتخزين الطاقة مصممًا لتحقيق مرونة واستقلالية طاقية لا مثيل لها. تم تصميم هذا النظام بشكل خاص للتطبيقات غير المتصلة بالشبكة، حيث يوفر طاقة مستمرة بقدرة 150 كيلووات وسعة طاقة كبيرة تبلغ 300 كيلووات ساعة، مما يجعله المصدر المثالي للطاقة للمجتمعات النائية، والبنية التحتية الحيوية، والمواقع الصناعية، والدول الجزرية. من خلال الاستفادة من الاستقرار المثبت لتقنية بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ودمج مجموعة شمسية بقدرة 200 كيلووات ذروة، يوفر النظام حد أدنى من ثلاثة أيام من الاستقلالية، مما يضمن توفير طاقة موثوقة وغير منقطعة، مستقلة تمامًا عن البنية التحتية التقليدية للشبكة.

يتم استيعاب هذا الحل الجاهز ضمن حاوية قياسية بطول 20 قدم، تم اختبارها في المصنع وتكوينها مسبقًا للنشر السريع والتشغيل. يتضمن نظام إدارة البطارية المتطور (BMS)، ونظام تحويل الطاقة ثنائي الاتجاه (PCS) عالي الكفاءة، ونظام إدارة حراري سائل متقدم. يركز التصميم على السلامة وطول العمر وكفاءة التشغيل، مع الالتزام بأعلى المعايير الدولية، بما في ذلك UL 9540 وIEC 62619. مع عمر تصميم يتجاوز 6000 دورة، تمثل SOLARTODO 300kWh Microgrid استثمارًا طويل الأجل في الطاقة المستدامة والآمنة، حيث توفر تكلفة طاقة مستوية (LCOE) تنافسية مع توليد الوقود الأحفوري التقليدي في المواقع النائية.

2.0 التكنولوجيا الأساسية: كيمياء فوسفات الحديد الليثيوم (LFP)

تعتبر تقنية بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4 أو LFP) هي الأساس الذي يقوم عليه SOLARTODO 300kWh Microgrid. على عكس كيمياء النيكل-منغنيز-كوبالت (NMC)، تشتهر LFP بملفها الأمني الاستثنائي، ويرجع ذلك أساسًا إلى هيكلها الكيميائي المستقر. إن رابطة P-O في بلورة الفوسفات قوية للغاية، مما يجعل المادة مقاومة جدًا للاحتراق الحراري، حتى في ظل ظروف الأضرار المادية أو الشحن الزائد. تعتبر هذه السلامة الجوهرية مطلبًا حيويًا للتطبيقات النائية غير المراقبة، وقد تم التحقق منها من خلال بروتوكولات اختبار صارمة مثل UL 9540A، التي تقيم انتشار الحرائق الناتجة عن الاحتراق الحراري.

تعتبر طول عمر النظام ميزة رئيسية أخرى مشتقة من كيمياء LFP. تم تصميمه لتقديم أكثر من 6000 دورة شحن وتفريغ مع الاحتفاظ بما لا يقل عن 80% من سعته الأصلية. وهذا يترجم إلى عمر تقويمي يزيد عن 15 عامًا تحت ظروف التشغيل القياسية، مما يقلل بشكل كبير من الحاجة إلى استبدال البطاريات المكلف ويخفض التكلفة الإجمالية للملكية. يتم احتواء خلايا LFP الهرمية في أغلفة ألمنيوم قوية، مما يوفر سلامة هيكلية ويسهل نقل الحرارة بكفاءة. مع توقع أن تكون تكاليف الخلايا على مستوى LFP منخفضة تصل إلى 40 دولارًا لكل كيلووات ساعة بحلول عام 2025، توفر هذه التقنية مسارًا فعالًا من حيث التكلفة نحو الاستقلالية الطاقية في السوق الشامل دون المساومة على السلامة أو الأداء.

3.0 هيكل النظام والمكونات

تعتبر SOLARTODO 300kWh Microgrid تحفة من الهندسة المتكاملة، حيث تم تحسين كل مكون ليعمل بسلاسة ضمن الكل. تم تصميم الهيكل لتحقيق المرونة والموثوقية وسهولة الخدمة.

3.1 نظام البطارية

يتكون قلب النظام من خلايا LFP الهرمية عالية الكثافة، التي تم تكوينها لتحقيق سعة طاقة اسمية إجمالية تبلغ 300 كيلووات ساعة. يتم تجميع هذه الخلايا في وحدات ثم في رفوف، والتي يتم تثبيتها بأمان داخل الحاوية. يسمح هذا التصميم المعياري بالصيانة المبسطة وإمكانية توسيع السعة في المستقبل. يتم إدارة مجموعة البطاريات بالكامل إلى عمق تفريغ (DOD) أقصى يبلغ 90%، مما يوازن بين استخدام الطاقة والحفاظ على عمر الدورة.

3.2 نظام تحويل الطاقة (PCS)

يعمل العاكس ثنائي الاتجاه بقدرة 150 كيلووات كعقل وقوة الإلكترونيات الطاقية. يحقق هذا النظام عالي التردد كفاءة قصوى تتجاوز 96%، مما يقلل من خسائر الطاقة أثناء تحويل الطاقة المستمرة من البطاريات ومجموعة الألواح الشمسية إلى طاقة متناوبة للحمل. يمكنه العمل في وضع الجزيرة (غير المتصل بالشبكة)، حيث ينشئ شبكة مستقلة ومستقرة، ويمكن أيضًا تكوينه للعمل في وضع متصل بالشبكة إذا أصبح الاتصال بالشبكة متاحًا. تمكّن خوارزميات التحكم المتقدمة من الانتقال السلس بين أوضاع التشغيل واستجابة سريعة لأقل من 200 مللي ثانية لتغييرات الحمل، مما يضمن طاقة عالية الجودة وثابتة.

3.3 نظام إدارة البطارية (BMS)

يدير نظام إدارة البطارية المتطور، متعدد المستويات (BMS)، كل جانب من جوانب تشغيل البطارية. يراقب BMS باستمرار المعلمات الحرجة على مستوى الخلية والوحدة والنظام، بما في ذلك حالة الشحن (SOC)، وحالة الصحة (SOH)، والجهد، والتيار، ودرجة الحرارة. تضمن وظيفة التوازن النشط للخلايا أن يتم شحن وتفريغ جميع الخلايا بشكل موحد، مما يزيد من السعة القابلة للاستخدام ويمتد بالعمر الإجمالي لحزمة البطارية. في حالة حدوث أي شذوذ، يمكن لـ BMS تلقائيًا تفعيل تدابير الحماية، مثل عزل وحدة معطلة أو بدء إيقاف تشغيل النظام بشكل منظم، وفقًا للمعايير مثل IEC 62619.

3.4 إدارة الحرارة

بالنسبة لنظام بقوة 300 كيلووات ساعة، تعتبر إدارة الحرارة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية. يستخدم نظام SOLARTODO microgrid نظام تبريد سائل دقيق، وهي تقنية عادة ما تكون مخصصة للتطبيقات على نطاق المرافق. يتدفق سائل تبريد غير موصل وآمن بيئيًا عبر قنوات مخصصة مدمجة داخل وحدات البطارية، مما يسحب الحرارة بنشاط بعيدًا عن الخلايا. تعتبر هذه الطريقة أكثر فعالية بكثير من التبريد الهوائي، حيث تحافظ على درجة حرارة تشغيل داخلية مستقرة بين 15°C و35°C، حتى عندما تتقلب درجة الحرارة الخارجية المحيطة من -20°C إلى 50°C. تعتبر هذه السيطرة الدقيقة على درجة الحرارة ضرورية لتحسين أداء البطارية وسلامتها، وتحقيق عمر الدورة المتوقع لأكثر من 6000 دورة.

4.0 الأداء والموثوقية

تم تصميم النظام لأكثر البيئات تطلبًا في العالم، مما يضمن أداءً ثابتًا وموثوقية لا تتزعزع.

4.1 الاستقلالية ودمج الطاقة الشمسية

تم تصميم النظام ليكون متصلًا بمجموعة شمسية بقدرة 200 كيلووات ذروة. مع 300 كيلووات ساعة من تخزين الطاقة القابلة للاستخدام، يمكنه دعم حمل مستمر بقدرة 150 كيلووات لمدة ساعتين أو تزويد ملف الحمل المتغير لمجتمع نائي نموذجي لمدة تصل إلى 3 أيام دون إدخال الطاقة الشمسية. يقوم نظام إدارة الطاقة المدمج (EMS) بتحسين تدفق الطاقة، مع إعطاء الأولوية لتزويد الطاقة الشمسية مباشرة إلى الحمل، ثم استخدام الطاقة الشمسية الزائدة لشحن البطاريات، وأخيرًا إرسال طاقة البطارية عندما تكون توليد الطاقة الشمسية غير كافٍ. يضمن هذا الإدارة الذكية كفاءة جولة النظام (RTE) تبلغ حوالي 88% (من الطاقة الشمسية إلى الحمل).

4.2 السلامة والامتثال

تعتبر السلامة حجر الزاوية في فلسفة تصميم SOLARTODO. يتضمن النظام استراتيجية إخماد حرائق ثلاثية المستويات تتوافق مع NFPA 855. يشمل ذلك أجهزة استشعار كشف الغاز المبكر التي يمكنها تحديد انبعاثات الغاز من خلية فاشلة، ووسيلة إخماد حرائق قائمة على الهباء الجوي للاحتواء الأولي، ونظام غمر تلقائي للتخفيف النهائي. تم تصميم واختبار النظام بالكامل ليكون متوافقًا مع معيار UL 9540 الصارم لأنظمة ومعدات تخزين الطاقة. علاوة على ذلك، خضعت وحدات البطارية لاختبار UL 9540A لإثبات مقاومتها لانتشار الاحتراق الحراري، مما يضمن أن فشل خلية واحدة لا يمكن أن يتسبب في حدث كارثي. يتم تنظيم النقل والتعامل وفقًا لشهادة UN38.3.

5.0 التطبيقات وحالات الاستخدام

تعتبر SOLARTODO 300kWh Off-Grid Microgrid الحل المثالي للطاقة لمجموعة متنوعة من التطبيقات حيث تكون الطاقة الشبكية غير متاحة أو غير موثوقة أو مكلفة بشكل مفرط:

• المجتمعات النائية: توفير كهرباء نظيفة ومستقرة وميسورة التكلفة للقرى والمدن البعيدة عن الشبكة الوطنية.
• عمليات التعدين والصناعة: ضمان توفير طاقة غير منقطعة للآلات الحيوية والمرافق التشغيلية في المواقع النائية، مما يقلل الاعتماد على إمدادات الديزل المتقلبة.
• الكهرباء الجزرية: تزويد الجزر بالكامل بالطاقة المتجددة، مما يعزز التنمية الاقتصادية والاستدامة البيئية.
• أبراج الاتصالات: توفير طاقة موثوقة للبنية التحتية الحيوية للاتصالات، مما يضمن وقت تشغيل بنسبة 99.99% لشبكات الاتصال.
• الإغاثة من الكوارث والطاقة الطارئة: قابلة للنشر بسرعة لتوفير طاقة فورية للمرافق الطبية ومراكز القيادة والملاجئ المؤقتة بعد الكوارث الطبيعية.

6.0 الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما هو المساحة الإجمالية المطلوبة للتثبيت؟
يتم استيعاب نظام تخزين الطاقة الأساسي في حاوية شحن قياسية بطول 20 قدم (حوالي 6.1م × 2.4م). تتطلب مجموعة الألواح الشمسية بقدرة 200 كيلووات ذروة عادةً ما بين 1000 إلى 1300 متر مربع من المساحة الأرضية، اعتمادًا على كفاءة الألواح وتكوين التركيب. يُوصى بمساحة خالية إجمالية تبلغ حوالي 1500 متر مربع.

2. كيف يعمل النظام في ظروف الطقس القاسية؟
الحاوية مصنفة IP54، مما يحميها من الغبار ورذاذ الماء. يضمن نظام إدارة الحرارة السائل المتقدم أن تعمل البطاريات ضمن نطاق درجة الحرارة المثالي من 15°C إلى 35°C، حتى عندما تتراوح درجات الحرارة المحيطة من -20°C إلى 50°C. يضمن ذلك أداءً موثوقًا ويحمي صحة البطارية على المدى الطويل في المناخات القاسية.

3. ما هي متطلبات الصيانة للنظام؟
تم تصميم النظام ليكون قليل الصيانة. يتطلب فحصًا سنويًا لنظام التبريد، والاتصالات الكهربائية، ومرشحات الهواء. يوفر نظام إدارة البطارية (BMS) مراقبة وتشخيص مستمرين عن بُعد، مما ينبه المشغلين إلى أي مشكلات محتملة قبل أن تصبح حرجة. البطاريات LFP نفسها خالية من الصيانة طوال عمرها المتوقع الذي يزيد عن 15 عامًا.

4. هل يمكن توسيع سعة النظام في المستقبل؟
نعم، تم تصميم النظام مع مراعاة المرونة. يمكن دمج حاويات بطارية إضافية بقدرة 300 كيلووات ساعة ومجموعات شمسية متوافقة بالتوازي لزيادة كل من القدرة والطاقة. يمكن توسيع نظام إدارة الطاقة (EMS) لإدارة أسطول يصل إلى 10 وحدات، مما يسمح بسعة إجمالية تبلغ 3 ميغاوات ساعة.

5. ما هو متوسط فترة استرداد الاستثمار لهذا الاستثمار؟
تختلف فترة استرداد الاستثمار بناءً على تكلفة الطاقة المستبدلة، عادةً ما تكون وقود الديزل. في العديد من المواقع النائية حيث يمكن أن تصل تكلفة الديزل إلى أكثر من 1.50 دولار لكل لتر، يمكن أن تكون فترة استرداد SOLARTODO 300kWh Microgrid قصيرة تصل إلى 5 إلى 7 سنوات. يوفر ذلك حالة مالية مقنعة بالإضافة إلى الفوائد البيئية والموثوقية الكبيرة.

7.0 المراجع

• [1] UL 9540: معيار أنظمة ومعدات تخزين الطاقة. مختبرات Underwriters.
• [2] UL 9540A: طريقة اختبار لتقييم انتشار الحرائق الناتجة عن الاحتراق الحراري في أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات. مختبرات Underwriters.
• [3] IEC 62619: خلايا البطاريات الثانوية والبطاريات التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غير حمضية - متطلبات السلامة لخلايا البطاريات الليثيوم الثانوية، للاستخدام في التطبيقات الصناعية. اللجنة الكهروتقنية الدولية.
• [4] NFPA 855: معيار تركيب أنظمة تخزين الطاقة الثابتة. جمعية حماية الحرائق الوطنية.
• [5] UN38.3: توصيات بشأن نقل البضائع الخطرة، دليل الاختبارات والمعايير. الأمم المتحدة.