نظام تخزين الطاقة ركيزة أساسية للنهوض بمصادر الطاقة الجديدة. يُظهر استخدام الموارد المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية تباينًا كبيرًا في التوليد، مما يمثل تحديات في الحفاظ على التوازن الدقيق بين إمدادات الطاقة والطلب الضروري لأمن الشبكة. وبالتالي، فإن تكامل تخزين الطاقة يبرز كحل محوري لتنظيم مشهد الطاقة بمرونة.

وتتطلب الكهرباء، باستهلاكها الفوري، مطابقة دقيقة بين التوليد والاستهلاك للحفاظ على استقرار الشبكة. تشير توقعات تقييم الأثر البيئي إلى أنه بحلول عام 2050، ستشكل طاقة الرياح والطاقة الشمسية 72٪ من توليد الطاقة المتجددة، أي ما يقرب من ضعف حصتها من عام 2020. وعلى عكس مصادر الوقود الأحفوري التقليدية ذات القدرة القوية على التعديل، تظهر طاقة الرياح والطاقة الشمسية خصائص مثل القصور الذاتي المنخفض، وانخفاض التخميد، وضعف دعم الجهد، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة تؤدي إلى تعقيد عملية الموازنة بين التوليد والاستهلاك. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يتم إهدار الطاقة الفائضة، مما يؤدي إلى ظواهر مثل "التقليص". وفي عام 2023، شهدت الصين وحدها أكثر من 300 مليار كيلوواط/ساعة من تقليص طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بقيمة تزيد على 100 مليار يوان. يوفر نشر تخزين الطاقة علاجًا مثاليًا لهذه المشكلة: يمكن تخزين الطاقة الزائدة خلال فترات ذروة التوليد، ويمكن إطلاق الطاقة المخزنة خلال فترات ذروة الاستهلاك، مما يضمن مطابقة الطاقة في الوقت الفعلي واستقرار الشبكة.

من بين تقنيات تخزين الطاقة المختلفة، يؤدي تخزين بطاريات الليثيوم أيون إلى التسويق التجاري. تمثل أنظمة التخزين الكهروكيميائية المعتمدة على بطاريات الليثيوم أيون أعلى نسبة من حلول تخزين الطاقة الحديثة، وتتكون من حزم البطاريات، وأنظمة إدارة البطارية (BMS)، وأنظمة إدارة الطاقة (EMS)، ومحولات تخزين الطاقة (PCS)، والمكونات الكهربائية الأخرى. تعمل حزم البطاريات كوحدات تخزين الطاقة الأساسية، بينما يقوم نظام إدارة المباني بمراقبة البطاريات وتقييمها وحمايتها وتوازنها. يتولى EMS جمع البيانات ومراقبة الشبكة وجدولة الطاقة، بينما يتيح PCS التحويل ثنائي الاتجاه بين التيار المتردد والتيار المستمر، والتحكم في عمليات شحن وتفريغ البطارية. نظرًا لأن تكاليف البطارية تمثل أكثر من 60% من هيكل التكلفة الإجمالي، وتكاليف أجهزة الكمبيوتر الشخصية حوالي 10%، فقد أثبت تخزين بطاريات الليثيوم أيون نفسه باعتباره تكنولوجيا تخزين الطاقة الأكثر انتشارًا ونضجًا.

يمكن تصنيف تخزين بطارية ليثيوم أيون إلى أنظمة فوسفات حديد الليثيوم (LFP) وأنظمة بطاريات الليثيوم الثلاثية. تمثل بطاريات LFP، التي تتميز بسلامتها وأدائها الممتاز في درجات الحرارة المنخفضة وعمر الدورة الجيد والتكلفة المنخفضة نسبيًا، الطريق التقني الأساسي لتخزين طاقة بطاريات الليثيوم في الصين. وفي الوقت نفسه، لا تزال بطاريات الليثيوم الثلاثية، المعروفة بكثافة الطاقة العالية، وبصمتها الصغيرة، ومزايا التطوير المبكر، تحتفظ بحصة سوقية كبيرة في مناطق مثل أوروبا والولايات المتحدة.

ويشهد المشهد العالمي لتخزين الطاقة طفرة في عمليات النشر على نطاق المرافق في الصين والولايات المتحدة، إلى جانب المنشآت على نطاق سكني في أوروبا. في عام 2022، وصل سوق تخزين الطاقة العالمي إلى 50 جيجاوات في الساعة، حيث تمثل الولايات المتحدة وأوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا والصين حصصًا كبيرة. وبحلول عام 2026، من المتوقع أن تتغير هذه النسب، حيث تبرز الولايات المتحدة والصين ومنطقة أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا كمساهمين رئيسيين.

في الختام، تعتبر صناعة تخزين الطاقة ذات أهمية محورية لمعالجة انقطاع مصادر الطاقة المتجددة وضمان استقرار الشبكة. مع استمرار تطور تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون وانخفاض التكاليف، تستعد حلول تخزين الطاقة للعب دور متزايد الأهمية في تشكيل مستقبل طاقة مستدام وموثوق.