ملف السلامة الاستثنائي لأنظمة تخزين طاقة ليثيوم حديد الفوسفات (LFP) في البيئات التجارية

الاستقرار الحراري والمقاومة العالية لانفلات الحرارة تحت ظروف الإجهاد الواقعية

تمنح خواص الكيمياء الكامنة وراء بطاريات ليفي (LFP) المصنوعة من فوسفات الليثيوم والحديد هذه البطاريات ميزة حقيقية من حيث السلامة، وهي ميزة بالغة الأهمية في تطبيقات تخزين الطاقة التجارية والصناعية. فهذه البطاريات لا تشتعل بسهولة كما تفعل نظيراتها من بطاريات النيكل-المانجان-الكوبالت (NMC). فبينما تبدأ بطاريات NMC في إظهار مشاكلها عند درجة حرارة تبلغ نحو ٢٠٠ درجة مئوية، تستمر وحدات LFP في العمل حتى في ظروف ارتفاع درجات الحرارة الشديد. والسبب في ذلك يعود إلى الروابط القوية بين الفوسفات والأكسجين داخل هذه البطاريات، والتي تتطلب طاقةً تزيد بنسبة ٥٠٪ تقريبًا لانفصالها مقارنةً بما يحدث في الكاثودات النيكلية التقليدية. ووفقًا لتقارير قطاع الصناعة، فإن معدل الحوادث الحرارية المرتبطة بتقنية LFP لا يتجاوز حادثة واحدة كل جيجاواط ساعة. وهذا يجعل هذه البطاريات أكثر أمانًا بنسبة ١٢ ضعفًا تقريبًا مقارنةً بخيارات NMC وفقًا لأغلب الدراسات. وليس من المستغرب إذن أن تتجه المستشفيات ومراكز البيانات والمواقع الأخرى التي لا يمكن فيها التساهل مع انقطاع التيار الكهربائي إلى حلول LFP لتلبية احتياجاتها من أنظمة الطاقة الاحتياطية.

تصميم مقاوم للانفجات ومتين ميكانيكيًا للتطبيقات الصناعية والتجارية في الأماكن المغلقة، والمدنية، والمناطق ذات المساحات المحدودة

تم بناء أنظمة تخزين الطاقة من نوع LFP لتكون قوية في البيئات القاسية. فهي تأتي بحاويات ذات تهوية خاصة تسمح بإخراج الحرارة والغازات بشكل آمن دون أي خطر من اندلاع الحريق، بالإضافة إلى أجزاء ممتصة للصدمات تلبي متطلبات المناطق المعرّضة للزلازل (المنطقة 4). كما تتمتع الوحدات بحماية جيدة ضد الغبار والماء بفضل تصنيفها IP55. كل هذه الميزات تجعلها مناسبة للمواقع مثل القبو، وأرضيات المصانع، والمباني متعددة الأغراض — أي الأماكن التي لا تكون فيها التدابير الأمنية التقليدية فعّالة بشكل كافٍ. وبسبب متانتها الميكانيكية الكبيرة، يمكن للشركات توفير نحو 40 بالمئة من تكاليف التركيب مقارنةً بأنظمة NMC الأقدم التي تتطلب غرفًا إضافية معززة. علاوة على ذلك، ليست هناك حاجة لإنفاق المال على إعادة تجهيز المباني القديمة بنظم تهوية مكلفة.

طول العمر المتفوق والكفاءة من حيث التكلفة: توفر أنظمة تخزين الطاقة من نوع LFP عائد استثمار أقوى

عمر افتراضي يزيد عن ٦٠٠٠ دورة مع انخفاض في السعة لا يتجاوز ٢٠٪— ما يمكّن أنظمة تخزين الطاقة التجارية (BESS) من العمل لمدة ١٥ عامًا

يمكن لبطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LFP) تحمل أكثر من ٦٠٠٠ دورة تفريغ كاملة قبل أن تنخفض سعتها إلى أقل من ٨٠٪ من سعتها الأصلية، ما يعني أنها تدوم تقريبًا ثلاثة أضعاف عمر معظم خيارات البطاريات التقليدية عند الاستخدام التجاري. ويجعل هذا النوع من المتانة هذه البطاريات مناسبة للتشغيل في التطبيقات الواقعية لمدة تصل إلى ١٥ عامًا، مما يقلل من وتيرة استبدال هذه الأنظمة ويقلل من كمية النفايات الخطرة الناتجة بنسبة تقارب الثلثين مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى الأقل متانة. وما يميز بطاريات LFP عن البدائل مثل بطاريات نيكل-منغنيز-كوبالت (NMC) هو تصميم الكاثود المستقر الذي لا يتدهور بسهولة، حتى عند خضوعه لعمليات تسطيح القمم (peak shaving) بشكل يومي منتظم. ونتيجةً لذلك، تحتفظ بطاريات LFP بخصائص أداءٍ موثوقة دون أن تظهر عليها علامات التآكل المبكر أو الفشل.

تكلفة تخزين مُستوية (LCOS) وتكلفة الملكية الإجمالية (TCO) أقل مقارنةً ببطاريات NMC في التطبيقات التجارية والصناعية

توفر بطاريات لثيوم حديد فوسفات (LFP) تكلفة مُستوية للتخزين (LCOS) أقل بنسبة 30% مقارنةً ببطاريات نيكل منغنيز كوبالت (NMC) في البيئات التجارية. وأهم العوامل الداعمة لذلك تشمل وفرة مواد خام الحديد والفوسفات منخفضة التكلفة، مما يقلل تكاليف المواد بنسبة 40%، والإلغاء الكامل لأنظمة التحكم المعقدة في حالات الانفلات الحراري، وتقليل متطلبات الصيانة بشكل كبير (بحاجة إلى تدخلات أقل بخمس مرات مقارنةً بالبطاريات الرصاصية).

يحقّق المشغلون التجاريون عائد استثمار (ROI) أسرع بنسبة ٢٢%، مع انخفاض إجمالي تكلفة الملكية (TCO) بمقدار ٣٤٠ ألف دولار أمريكي لكل تركيب سعة ٢ ميغاواط على مدى ١٠ سنوات.

قابلية التوسع والتكامل السلسة لوحدات تخزين الطاقة القائمة على لثيوم حديد فوسفات (LFP) عبر سير العمل التجاري الأساسي

توافق أصلي مع أنظمة تقليص الذروة الكهربائية، وتقديم طاقة احتياطية، واستخدام الطاقة الشمسية ذاتيًا

تُحقِّق أنظمة تخزين بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LFP) أداءً ممتازًا مع العديد من العمليات التجارية هذه الأيام. فكِّر، على سبيل المثال، في خفض فواتير الكهرباء خلال ساعات الذروة، وتوافر طاقة احتياطية موثوقة عند الحاجة، والاستفادة المُثلى من الطاقة الشمسية المُولَّدة محليًّا. ويُعزى ذلك إلى أن بطاريات ليثيوم حديد فوسفات تتميَّز باستقرار كيميائي عالٍ، وتستجيب بسرعة لتغيرات احتياجات الطاقة. أما دورات الشحن والتفريغ اليومية المتكرِّرة التي تهدف إلى خفض رسوم الطلب؟ فهي لا تشكِّل أي مشكلة على الإطلاق لأنظمة LFP. وقد أظهرت الاختبارات الواقعية التي أجرتها شركات التوزيع الكهربائي العام الماضي وفورات تتراوح بين ٢٠٪ و٤٠٪ في تلك الرسوم المتعلقة بالطلب. وبإقران هذه الأنظمة بالألواح الشمسية، تتحسَّن النتائج أكثر فأكثر. إذ تصل كفاءة هذه الأنظمة إلى نحو ٩٥٪ عند نقل الطاقة ذهابًا وإيابًا، كما تتحول تلقائيًّا إلى وضع الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي دون أي تأخير أو تعطُّل. وبالنسبة للشركات التي تحتاج إلى طاقة طارئة، تبقى بطاريات LFP جاهزة دائمًا للتشغيل، حيث تحتفظ بنسبة شحن تزيد عن ٩٠٪ في معظم الأوقات، حتى في البيئات الحارة التي تصل درجة حرارتها إلى ٤٥ درجة مئوية، دون الحاجة إلى معدات تبريد إضافية لتحقيق ذلك.

تكامل أنظمة جاهزة للتشغيل الفوري وحلول التخزين الطاقي المعيارية القائمة على بطاريات الليثيوم حديد الفوسفات لمختلف منشآت الشركات والصناعة

تجعل البنية المعيارية لبطاريات LFP من السهل نشرها عبر مواقع مختلفة مثل المستودعات، ومرافق التصنيع، والمساحات التجارية. يمكن أن تنمو هذه الحلول الجاهزة من إعدادات صغيرة بسعة حوالي 100 كيلوواط ساعة لتصل إلى تركيبات ضخمة متعددة الميغاواط. ما هو السر؟ الرفوف القياسية الحاصلة على شهادة UL التي تقلل وقت التركيب بنحو الثلثين مقارنة بالطرق التقليدية. عند التوسع لاحقًا، لا تزيد الإضافات المعيارية للتكلفة الأولية بأكثر من 15٪، في حين أن استبدال الأنظمة بالكامل عادةً ما يكلف أكثر بنسبة تزيد عن 35٪. ولهذا السبب يفضل العديد من المرافق هذا النهج عندما يرغبون في التوسع تدريجيًا بدلاً من البدء بحجم كبير منذ البداية. ما يلفت الانتباه حقًا هو مدى سلاسة تكامل جميع العناصر. فهناك لوحات مراقبة موحدة تجمع البيانات من الألواح الشمسية، واستخدام الشبكة، ووحدات التخزين. لا تتطلب معظم عمليات التركيب وجود مهندسين في الموقع بفضل الخزائن مسبقة التهيئة، وهي ملائمة لنحو 90٪ من الحالات. بالإضافة إلى ذلك، توجد موازنة تلقائية للمراحل مدمجة مع المصادر الصناعية ثلاثية الطور، وبالتالي لا حاجة لوجود محولات إضافية. ولا ننسَ البروتوكولات القياسية MODBUS وCAN التي تعمل مباشرة دون الحاجة إلى إعدادات إضافية مع معظم أنظمة إدارة المباني الحالية.

قسم الأسئلة الشائعة

لماذا تُعتبر بطاريات LFP أكثر أمانًا من بطاريات NMC؟

تتميّز بطاريات LFP باحتمال أقل لاشتعالها بسبب تركيبها الكيميائي، الذي يشمل روابط قوية بين الفوسفات والأكسجين تتطلب طاقة أكبر لكسرها. ونتيجةً لذلك، فإنها تكون أكثر أمانًا بكثير عند درجات الحرارة المرتفعة مقارنةً ببطاريات NMC.

ما المدة الزمنية التي تدومها بطاريات LFP عادةً؟

توفر بطاريات LFP عمر دورة استثنائي يتجاوز ٦٠٠٠ دورة تفريغ قبل أن تنخفض سعتها إلى ما دون ٨٠٪، ما يسمح لها بالاستمرار لمدة تقارب ١٥ سنة في البيئات التجارية.

ما العوامل التي تجعل أنظمة LFP اقتصادية التكلفة في المساحات التجارية؟

تنبع الجدوى الاقتصادية لأنظمة LFP من انخفاض تكاليف المواد، وانخفاض متطلبات الصيانة، وطول العمر الافتراضي، مما يوفّر تكلفة تخزين مُعَادَلة (LCOS) أقل بنسبة ٣٠٪ مقارنةً بأنظمة NMC.

هل يمكن دمج أنظمة LFP بسهولة في سير العمل والبنية التحتية القائمة؟

نعم، تم تصميم أنظمة LFP للتكامل السهل بفضل التكوينات القياسية والتوافق مع أنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة إدارة الطاقة الحالية، مما يقلل من أوقات التركيب والتكاليف.